CN102836806B - 智能五轴联动数控ab点胶机的胶量跟随控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制装置及方法，在三轴运动控制平台基础上添加A和B两轴由步进电机或伺服电机带动的点胶泵构成五轴联动的插补数控系统，充分考虑机床的运动、A、B料的点胶泵的运动及外界温度的相互影响，满足从任意当前速度和加速度过渡到可随时调节的任意目标速度的S型的加减速，能使点胶运动具有较高平稳性，实现AB胶点机的出胶速度变化过程中配比始终与外界温度相适应，点胶量均匀一致，具有良好的应用前景。

Description

智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制装置及方法

技术领域

本发明涉及五轴联动数控点胶系统技术领域，具体涉及一种适用于智能五轴联动数控AB点胶机的实时按比例跟随的空间轨迹的点胶量控制装置及方法。

背景技术

AB点胶机，又称AB双液点胶机，是一种专门用于点双组份胶水的机器，同普通单液点胶机有着明显的区别，首先，AB点胶机有两个料桶，其中A料桶用于装本胶(树脂，填料，磨料等的混合物)，B料桶用于装催化剂(固化剂，表面活性剂，填料等的混合物)，当本胶遇到催化剂时，胶水才开始固化；其次，胶水是通过机器来实现自动混合，用于生产量比较大的产品的点胶，由于AB料桶是分开的，是通过点胶泵将胶水抽到混合管中，因此不用担心胶水在桶中发生固化；最后，用普通的单液机来点双组份的胶水，一般适用于量比较小的产品，需要人工将胶水提前混合好，然后倒进注胶筒里面，每次量不能太多，否则还没用完的胶水，就会固化变质。根据不同的胶水性能，A料和B料的体积比或质量比，必须具有一个合适的比例的，每种AB胶的组分都不相同，一般需要根据具体说明书的比例结合外界温度进行微调，比如增加固化剂比例，可使固化时间缩短，胶层变硬变脆，抗拉/抗剪切/抗弯折强度变高，韧性降低；而降低固化剂比例，会延长固化时间，胶层变软，韧性增强而强度降低，抗震性好，AB胶的具体比例必须根据实际需要参照环境温度进行配比。

目前，AB点胶机的控制一般采用独立的控制器，出胶量方式都是在点胶头出胶时，A料和B料的点胶泵转速按照一定的比例旋转分别出胶然后在中间容器中混合，从而控制AB胶量的比例，一旦设置好出胶速度后，点胶过程出胶速度维持恒定，但这样的简单胶量混合控制方式有几个弊端，具体如下：

1)当点胶轨迹为空间曲线运动时，因曲线曲率变化和机床负载能力所限，点胶头需时刻进行加减速控制，运动速度是时刻变化的，如果AB出胶速度恒定不变，当点胶头运动较慢时，点胶量会比要求的多；反之，点胶头运动较快时，点胶量会比要求的少，即机床轴速度较快时出现的缺胶现象，机床轴速度较慢时出现的多胶或大块聚胶现象，最终造成点胶条带的胶量不均匀；

2)因AB出胶速度所限，机床轴的最大速度不能根据AB出胶最大速度做出调整，出现AB出胶的速度跟不上点胶头运动的速度，而产生严重缺胶现象；

3)A料和B料比例跟外界温度密切相关，不同温度应使用不同的比例，现有的AB点胶机混合比例一旦设置好，将不能跟随温度自动调节混合比例，影响点胶的质量。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制装置及方法，运作在三轴运动控制平台基础上添加A和B两轴电机带动的点胶泵构成的五轴联动数控系统上，充分考虑机床的运动，点胶头的运动以及外界温度的影响，满足从任意速度和加速度过渡到可随时调节的任意目标速度的S型加减速，能使点胶运动具有较高平稳性，实现AB胶点机的出胶速度变化过程中配比始终与外界温度相适应，点胶量均匀一致，具有良好的应用前景。

为了实现上述目标，本发明采用如下的技术方案：

一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制装置，包括A料桶、B料桶和三轴运动控制平台，所述A料桶和B料桶位于三轴运动控制平台的上方，且之间设有挡板，所述A料桶和B料桶的底部均设有混合管，并通过混合管通道与注胶筒连接，所述注胶筒的底部设有点胶头，所述三轴运动控制平台设有X、Y、Z三轴电机，所述X、Y、Z三轴电机用于控制点胶头在运动轴上运动，其特征在于：还包括用于测试注胶筒外围温度的温度采集器、用于控制A料桶和B料桶出料量的A、B电机和后台终端，所述温度采集器的输出端与后台终端相连接，所述后台终端通过五轴运动控制卡控制A电机、B电机和X、Y、Z三轴电机的转动速度。

一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：运行在所述的胶量跟随控制装置上，包括以下步骤，

步骤(1)确定A料和B料配比

通过温度采集器(10)实时采集注胶筒外围温度，处理后传送给后台终端，后台终端查表得到实时的A料和B料的胶量配比；

步骤(2)确定插补周期

把需要注胶加工的一段直线或圆弧的时间分为若干个时间间隔，所述各时间间隔为插补周期；

步骤(3)控制注胶筒中A料和B料胶量配比含量

在当前的插补周期内，调节A和B电机的转速控制A料桶和B料桶出料量，保证注胶筒中A料和B料胶量配比含量与步骤(1)得到的A料和B料胶量配比保持一致；

步骤(4)控制点胶头的空间运动轨迹

在插补周期内，采用插补计算方法，通过X、Y、Z三轴电机控制点胶头的空间运动轨迹，完成胶量跟随加工。

前述的一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：所述步骤(3)在当前的插补周期内，调节A和B电机的转速控制A料桶和B料桶出料量的方法，包括以下步骤，

1)根据单位长度所需的总胶量Gu和当前插补周期内的总运动距离Lt，在本插补周期内的总胶量Gt为公式(1)，

Gt＝Gu*Lt  (1)

2)根据步骤(1)实时查表得到的当前温度对应的A料和B料胶量配比Ra:Rb，根据公式(2)、(3)计算出当前插补周期内A料和B料的量Gta、Gtab，

$\mathrm{Gta}=\mathrm{Gt}*\frac{\mathrm{Ra}}{(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}---\left(2\right)$

$\mathrm{Gtb}=\mathrm{Gt}*\frac{\mathrm{Rb}}{(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}---\left(3\right)$

3)根据公式(4)、(5)，计算A、B电机的脉冲数量为Pa、Pb，

A电机在本插补周期的内脉冲量为

$\mathrm{Pa}=\frac{\mathrm{Gta}}{\mathrm{Da}}---\left(4\right)$

其中Da为A电机一个脉冲里泵出A料量

B电机在本插补周期的内脉冲量为

$\mathrm{Pb}=\frac{\mathrm{Gtb}}{\mathrm{Db}}---\left(5\right)$

其中Db为B电机一个脉冲里泵出B料量

4)将3)得到的A、B电机的脉冲数量Pa、Pb，输入后台终端，控制A电机和B电机的转速；

前述的一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：步骤(4)所述插补计算方法，包括以下步骤，

1)设当前的插补周期为T，当前插补周期内点胶头的运动速度为Ft，根据公式(6)得到当前的插补周期T内的点胶头总运动距离Lt，

$\mathrm{Lt}=\frac{\mathrm{Ft}*T}{60000}---\left(6\right)$

2)在运动轴上的X轴、Y轴、Z轴的运动总距离分别为Lx、Ly、Lz，根据公式(7)、(8)、(9)分别计算点胶头在当前的插补周期T内，在X轴应走的距离Ltx，在Y轴应走的距离Lty，在Z轴应走的距离Ltz，

X轴应走的距离为， $\mathrm{Ltx}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Lx}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(7\right)$

Y轴应走的距离为， $\mathrm{Lty}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Ly}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(8\right)$

Z轴应走的距离为， $\mathrm{Ltz}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Lz}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(9\right)$

3)根据公式(10)、(11)、(12)，计算X、Y、Z电机的脉冲数量为Px、Py、Pz，X电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Px}=\frac{\mathrm{Ltx}}{\mathrm{Dx}}---\left(10\right)$

其中Dx为X电机一个脉冲里控制点胶头在X轴上的运动的距离

Y电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Py}=\frac{\mathrm{Lty}}{\mathrm{Dy}}---\left(11\right)$

其中Dy为Y电机一个脉冲里控制点胶头在Y轴上运动的距离

Z电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Pz}=\frac{\mathrm{Ltz}}{\mathrm{Dz}}---\left(12\right)$

其中Dz为Z电机一个脉冲里控制点胶头在Z轴上运动的距离；

4)将3)得到的X、Y、Z电机的脉冲数量Px、Py、Pz，输入后台终端通过五轴运动控制卡控制X、Y、Z电机的转速，带动点胶头在X轴、Y轴、Z轴形成的空间运动；

5)通过五轴运动控制卡实时采集点胶头在运动轴上的运动速度，对点胶头在运动轴上的运动速度进行调整，保证A料和B料胶的出胶速度，跟随点胶头运动变化；

前述的一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：所述5)过五轴运动控制卡实时采集点胶头在运动轴上的运动速度，对点胶头在运动轴上的运动速度进行调整的方法，包括以下步骤，

1)在当前的插补周期内的最高脉冲频率为Fvmax，则运动轴上的X、Y、Z轴最大速度分别为，

Vmx＝Fvmax*Dx*60

Vmy＝Fvmax*Dy*60

Vmz＝Fvmax*Dz*60

在运动轴上的X轴、Y轴、Z轴的运动总距离分别为Lx、Ly、Lz，对应X轴、Y轴、Z轴的最大合成插补速度V_tx、V_ty、V_tz分别为

$\mathrm{Vtx}=\mathrm{Vmx}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Lx}$

$\mathrm{Vty}=\mathrm{Vmy}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Ly}$

$\mathrm{Vtz}=\mathrm{Vmx}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Lz}$

其中为当前的插补周期内的插补线段长度，如图3所示，对应该插补线段长度的点胶头的最大合成速度V_t，取V_tx、V_ty、V_tz中最小值为

Vt＝min(V_tx,V_ty,V_tz)；

2)上述的最大合成速度V_t，受限于A电机和B电机的最高旋转速度，设A电机和B电机的最高脉冲频率为F_maxg，得到A电机的最大运动速度V_ta和B电机的最大运动速度V_tb满足以下关系式，

$\mathrm{Vta}\≤\frac{F\max g*\mathrm{Da}*60*(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}{\mathrm{Gu}*\mathrm{Ra}}$

$\mathrm{Vtb}\≤\frac{F\max g*\mathrm{Db}*60*(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}{\mathrm{Gu}*\mathrm{Rb}}$

对应该插补线段长度的点胶头的最大合成速度V_t，取V_tx、V_ty、V_tz、V_ta、V_tb中最小值，V_t＝min(V_tx,V_ty,V_tz,V_ta,V_tb)

3)采用的S型加减速方法，控制点胶头从任意当前速度和加速度过渡到最大合成速度V_t。

前述的一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：所述3)采用的S型加减速方法，控制点胶头从任意当前速度和加速度过渡到最大合成速度V_t，包括以下步骤，

1)计算当前的加速度K_i0

设最大合成速度V_t为目标进给速度V_t，加减速时的最大加速度值为K_m，加速度变化率为C，当前进给速度为V_i，当前加速度为K_i，则每个插补周期T内加速度值变化量为ΔK＝C*T，根据公式(13)，计算当前的加速度K_i0为，

$K_{i0}=\mathrm{SIGN}(V_t-V_i)*\sqrt{(2*|V_t-V_i|*C)}---\left(13\right)$

这里当–ΔK<K_i0<ΔK时，令K_i0＝0，SIGN为符号函数；

2)计算实际的加速度

当K_i<＝K_i0-ΔK时，则令K_i+1＝K_i+ΔK

当K_i+1>K_m时，则令K_i+1＝K_m

当K_i>＝K_i0+ΔK时，则令K_i+1＝K_i-ΔK

当K_i+1<-K_m时，则令K_i+1＝-K_m

当K_i0-ΔK<K_i<K_i0+ΔK时，则令K_i+1＝K_i

3)计算下一个插补周期的进给速度V_i+1

V_i+1＝V_i+K_i+1

4)令V_i＝V_i+1，K_i＝K_i+1，重复以上步骤，直至点胶头的运动速度达到目标进给速度V_t，完成S型的加减速的控制。

本发明的有益之处在于：本发明的智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，在三轴运动控制平台基础上添加A和B两轴由步进电机或伺服电机带动的点胶泵构成五轴联动的插补数控系统，A和B两轴的点胶电机的转动速度和角度跟随三轴运动控制轨迹，在点胶头运动速度和距离瞬时变化的情况下，还实现AB胶根据外界温度按比例的定量控制，在当点胶轨迹为任意空间曲线且点胶运动速度时刻变化时，AB胶能跟随当前点胶头运动速度和单位时间内运动距离在单位长度总胶量限定的情况下，根据外界温度自动配比，实时调节A料和B料的出胶速度和出胶量，从而自动控制点胶量，即当点胶头运动因轨迹曲率较大需要慢速运动时，点胶速度和点胶量会自动减少同时保持当前温度下配比不变；反之，当点胶头运动因轨迹曲率较小可以高速运动时，点胶速度和点胶量会自动增加同时也保持当前温度下配比不变，实现AB胶点胶速度变化过程中配比始终与外界温度相适应，点胶量均匀一致。

附图说明

图1是本发明的智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制装置的结构示意图。

图2是本发明的点胶头总运动距离Lt、总胶量Gu、A料和B料胶量配比的关系图。

图3是本发明的点胶头的X、Y轴方向上的最大合成速度V_t的合成图。

图4是本发明的S型加减速控制点胶头运动速度的流程图。

图5是本发明的S型加减速控制点胶头运动速度的效果图。

附图中标记的含义如下：

1：A料桶；2：B料桶；3：三轴运动控制平台；4：挡板；5：混合管；6：注胶筒；7：点胶头；8：A电机；9：B电机；10：温度采集器；11：后台终端；12：五轴运动控制卡。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作具体的介绍。

如图1所示，本发明的智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制装置，包括A料桶1、B料桶2和三轴运动控制平台3，A料桶1和B料桶2位于三轴运动控制平台3的上方，桶内分别装有A、B胶料，且A料桶1、B料桶2和三轴运动控制平台3之间设有用于支撑A料桶1和B料桶2的挡板4，A料桶1和B料桶2的底部均设有混合管5，A、B胶料通过混合管5通道流入下方的注胶筒6，注胶筒6的底部设有用于注胶的点胶头7，三轴运动控制平台3上设有X、Y、Z三轴电机，X、Y、Z三轴电机用于控制点胶头7在运动轴上，即空间运动，智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制装置还包括用于测试注胶筒6外围温度的温度采集器10、用于控制A料桶1和B料桶2出料量的A、B电机和后台终端11，温度采集器10的输出端与后台终端11相连接，后台终端11通过五轴运动控制卡12控制A电机8、B电机9和X、Y、Z三轴电机的转动速度。

运行在所述的胶量跟随控制装置上的智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，包括以下步骤，

第一步，确定A料和B料配比

通过温度采集器11实时采集注胶筒6的外围温度，处理后传送给后台终端11，后台终端11查表得到实时的A料和B料的胶量配比；

第二步，确定插补周期(单位ms)

把需要注胶加工的一段直线或圆弧的时间分为若干个时间间隔，所述各时间间隔为插补周期；

第三步，控制注胶筒6中A料和B料胶量配比含量

在当前的插补周期内，调节A和B电机的转速控制A料桶1和B料桶2出料量，保证注胶筒6中A料和B料胶量配比含量与第一步得到的A料和B料胶量配比保持一致；

第四步，控制点胶头7的空间运动轨迹

在插补周期内，采用插补计算方法，通过X、Y、Z三轴电机控制点胶头7的空间运动轨迹，完成胶量跟随加工。

所述第三步在当前的插补周期内，调节A和B电机的转速控制A料桶1和B料桶2出料量的方法，包括以下步骤，

1)根据单位长度所需的总胶量Gu(单位g/mm)和当前插补周期内的总运动距离Lt(单位mm)，在本插补周期内的总胶量Gt(单位g)为公式(1)，

Gt＝Gu*Lt  (1)

2)根据第一步实时查表得到的当前温度对应的A料和B料胶量配比Ra:Rb，如图2所示，总运动距离Lt、总胶量Gu、A料和B料胶量配比的关系图，这里的实时的胶量配比Ra:Rb为4:5，根据公式(2)、(3)计算出当前插补周期内A料和B料的量Gta、Gtab(单位g)，

$\mathrm{Gta}=\mathrm{Gt}*\frac{\mathrm{Ra}}{(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}---\left(2\right)$

$\mathrm{Gtb}=\mathrm{Gt}*\frac{\mathrm{Rb}}{(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}---\left(3\right)$

3)根据公式(4)、(5)，计算A、B电机的脉冲数量为Pa、Pb，

A电机8在本插补周期的内脉冲量为

$\mathrm{Pa}=\frac{\mathrm{Gta}}{\mathrm{Da}}---\left(4\right)$

其中Da为A电机8一个脉冲里泵出A料量

B电机9在本插补周期的内脉冲量为

$\mathrm{Pb}=\frac{\mathrm{Gtb}}{\mathrm{Db}}---\left(5\right)$

其中Db为B电机9一个脉冲里泵出B料量

4)将3)得到的A、B电机的脉冲数量Pa、Pb，输入后台终端11，控制A电机8和B电机9的转速。

第四步所述的插补计算方法，包括以下步骤，

1)设当前的插补周期为T(单位ms)，当前插补周期内点胶头7的运动速度为Ft(单位mm/min)，根据公式(6)得到当前的插补周期T内的点胶头7总运动距离Lt(单位mm)，

$\mathrm{Lt}=\frac{\mathrm{Ft}*T}{60000}---\left(6\right)$

2)在运动轴上的X轴、Y轴、Z轴的运动总距离分别为Lx、Ly、Lz，根据公式(7)、(8)、(9)分别计算点胶头7在当前的插补周期T内，在X轴应走的距离Ltx，在Y轴应走的距离Lty，在Z轴应走的距离Ltz，

X轴应走的距离为， $\mathrm{Ltx}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Lx}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(7\right)$

Y轴应走的距离为， $\mathrm{Lty}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Ly}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(8\right)$

Z轴应走的距离为， $\mathrm{Ltz}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Lz}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(9\right)$

3)根据公式(10)、(11)、(12)，计算X、Y、Z电机的脉冲数量为Px、Py、Pz，X电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Px}=\frac{\mathrm{Ltx}}{\mathrm{Dx}}---\left(10\right)$

其中Dx为X电机一个脉冲里控制点胶头7在X轴上的运动的距离

Y电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Py}=\frac{\mathrm{Lty}}{\mathrm{Dy}}---\left(11\right)$

其中Dy为Y电机一个脉冲里控制点胶头7在Y轴上运动的距离

Z电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Pz}=\frac{\mathrm{Ltz}}{\mathrm{Dz}}---\left(12\right)$

其中Dz为Z电机一个脉冲里控制点胶头7在Z轴上运动的距离；

4)将3)得到的X、Y、Z电机的脉冲数量Px、Py、Pz，输入后台终端11通过五轴运动控制卡12控制X、Y、Z电机的转速，带动点胶头7在X轴、Y轴、Z轴形成的空间运动；

5)通过五轴运动控制卡12实时采集点胶头7在运动轴上的运动速度，对点胶头7在运动轴上的运动速度进行调整，保证A料和B料的出胶速度，跟随点胶头7运动变化，调整过程包括以下步骤，

1)在当前的插补周期内的最高脉冲频率为Fvmax(单位为Hz)，则运动轴上的X、Y、Z轴最大速度分别为，

Vmx＝Fvmax*Dx*60

Vmy＝Fvmax*Dy*60

Vmz＝Fvmax*Dz*60

其中Vmx、Vmy、Vmz(单位mm/min)，在运动轴上的X轴、Y轴、Z轴的运动总距离分别为Lx、Ly、Lz，对应X轴、Y轴、Z轴的最大合成插补速度V_tx、V_ty、V_tz分别为

$\mathrm{Vtx}=\mathrm{Vmx}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Lx}$

$\mathrm{Vty}=\mathrm{Vmy}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Ly}$

$\mathrm{Vtz}=\mathrm{Vmx}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Lz}$

其中为当前的插补周期内的插补线段长度，对应该插补线段长度的点胶头7的最大合成速度V_t(单位mm/min)，如图3所示，取V_tx、V_ty、

V_tz中最小值为Vt＝min(V_tx,V_ty,V_tz)

2)上述的最大合成速度V_t，还受限于A电机8和B电机9的最高旋转速度，设A电机8和B电机9的最高脉冲频率为F_maxg(单位Hz)，得到A电机8的最大运动速度V_ta和B电机9的最大运动速度V_tb满足以下关系式，

$\mathrm{Vta}\&le;\frac{F\max g*\mathrm{Da}*60*(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}{\mathrm{Gu}*\mathrm{Ra}}$

$\mathrm{Vtb}\&le;\frac{F\max g*\mathrm{Db}*60*(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}{\mathrm{Gu}*\mathrm{Rb}}$

对应该插补线段长度的点胶头7的最大合成速度V_t，取V_tx、V_ty、V_tz、V_ta、V_tb中最小值，V_t＝min(V_tx,V_ty,V_tz,V_ta,V_tb)

3)采用的S型加减速方法，控制点胶头7从任意当前速度和加速度过渡到最大合成速度V_t，如图4所示，具体包括以下步骤，

1)计算当前的加速度K_i0

设最大合成速度V_t为目标进给速度V_t，加减速时的最大加速度值为K_m，加速度变化率为C，当前进给速度为V_i，当前加速度为K_i，则每个插补周期T内加速度值变化量为ΔK＝C*T，根据公式(13)，计算当前的加速度K_i0为，

$K_{i0}=\mathrm{SIGN}(V_t-V_i)*\sqrt{(2*|V_t-V_i|*C)}---\left(13\right)$

这里当–ΔK<K_i0<ΔK时，令K_i0＝0，SIGN为符号函数；

2)计算实际的加速度

当K_i<＝K_i0-ΔK时，则令K_i+1＝K_i+ΔK

当K_i+1>K_m时，则令K_i+1＝K_m

当K_i>＝K_i0+ΔK时，则令K_i+1＝K_i-ΔK

当K_i+1<-K_m时，则令K_i+1＝-K_m

当K_i0-ΔK<K_i<K_i0+ΔK时，则令K_i+1＝K_i

3)计算下一个插补周期的进给速度V_i+1

V_i+1＝V_i+K_i+1

4)令V_i＝V_i+1，K_i＝K_i+1，重复以上步骤，直至点胶头7的运动速度达到目标进给速度Vt，完成S型的加减速的控制；

该方法从任意当前速度和加速度过渡到可随时调节的任意目标速度，速度变化平缓，无冲击，进一步保证点胶的均匀性，如图5所示，点胶头7的当前加速度等于时，速度平滑过渡到目标速度；当前加速度小于时，加速度先加速到然后速度平滑过渡到目标速度；当前加速度大于时，加速度先降低，当速度大于目标速度后，再平滑过渡到目标速度，最终速度趋于目标速度，加速度趋于0，目标速度变化时，重新开始该速度调节算法，能够保证胶量均匀。

综上所述，本发明的智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制装置及方法，根据环境温度的变化配比A、B料，单位长度总胶量合适，点胶均匀，对于点胶头的空间轨迹运动，一般采用步进电机或伺服电机实现X、Y、Z三轴插补，把加工一段直线或圆弧的整段时间细分为许多相等的时间间隔，称为单位时间间隔(或插补周期)，每经过一个单位时间间隔就进行一次插补计算，根据实时进给速度，算出在这一时间间隔内各坐标轴的进给量，边计算，边加工，直至加工终点，但因电机负载所限，在轨迹曲率较大或者直线急弯处运动速度必须降低，以防止电机过冲偏离所要求轨迹，安全渡过轨迹弯道后再加速到机床最大运动速度，而在轨迹曲率较小或者直线转弯平缓处运动速度可以适当提高，以提高机床效率，实现点胶量均匀一致，具有良好的应用前景。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：运行在胶量跟随控制装置上，所述胶量跟随控制装置包括A料桶(1)、B料桶(2)和三轴运动控制平台(3)，所述A料桶(1)和B料桶(2)位于三轴运动控制平台(3)的上方，且之间设有挡板(4)，所述A料桶(1)和B料桶(2)的底部均设有混合管(5)，并通过混合管(5)通道与注胶筒(6)连接，所述注胶筒(6)的底部设有点胶头(7)，所述三轴运动控制平台(3)设有X、Y、Z三轴电机，所述X、Y、Z三轴电机用于控制点胶头(7)在运动轴上运动，还包括用于测试注胶筒(6)外围温度的温度采集器(10)、用于控制A料桶(1)和B料桶(2)出料量的A、B电机和后台终端(11)，所述温度采集器(10)的输出端与后台终端(11)相连接，所述后台终端(11)通过五轴运动控制卡(12)控制A电机(8)、B电机(9)和X、Y、Z三轴电机的转动速度；

实现智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，包括以下步骤，

步骤(1)确定A料和B料配比

通过温度采集器(10)实时采集注胶筒(6)外围温度，处理后传送给后台终端(11)，后台终端(11)查表得到实时的A料和B料的胶量配比；

步骤(2)确定插补周期

把需要注胶加工的一段直线或圆弧的时间分为若干个时间间隔，所述各时间间隔为插补周期；

步骤(3)控制注胶筒(6)中A料和B料胶量配比含量

在当前的插补周期内，调节A和B电机的转速控制A料桶(1)和B料桶(2)出料量，保证注胶筒(6)中A料和B料胶量配比含量与步骤(1)得到的A料和B料胶量配比保持一致；

步骤(4)控制点胶头(7)的空间运动轨迹

在插补周期内，采用插补计算方法，通过X、Y、Z三轴电机控制点胶头(7)的空间运动轨迹，完成胶量跟随加工。

2.根据权利要求1所述的一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：步骤(3)在当前的插补周期内，调节A和B电机的转速控制A料桶(1)和B料桶(2)出料量的方法，包括以下步骤，

1)根据单位长度所需的总胶量Gu和当前插补周期内的总运动距离Lt，在本插补周期内的总胶量Gt为公式(1)，

Gt＝Gu*Lt   (1)

2)根据步骤(1)实时查表得到的当前温度对应的A料和B料胶量配比Ra:Rb，根据公式(2)、(3)计算出当前插补周期内A料和B料的量Gta、Gtab，

$\mathrm{Gta}=\mathrm{Gt}*\frac{\mathrm{Ra}}{(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}---\left(2\right)$

$\mathrm{Gtb}=\mathrm{Gt}*\frac{\mathrm{Rb}}{(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}---\left(3\right)$

3)根据公式(4)、(5)，计算A、B电机的脉冲数量为Pa、Pb，

A电机(8)在本插补周期的内脉冲量为

$\mathrm{Pa}=\frac{\mathrm{Gta}}{\mathrm{Da}}---\left(4\right)$

其中Da为A电机(8)一个脉冲里泵出A料量

B电机(9)在本插补周期的内脉冲量为

$\mathrm{Pb}=\frac{\mathrm{Gtb}}{\mathrm{Db}}---\left(5\right)$

其中Db为B电机(9)一个脉冲里泵出B料量

4)将3)得到的A、B电机的脉冲数量Pa、Pb，输入后台终端(11)，控制A电机(8)和B电机(9)的转速。

3.根据权利要求1所述的一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：步骤(4)所述插补计算方法，包括以下步骤，

1)设当前的插补周期为T，当前插补周期内点胶头(7)的运动速度为Ft，根据公式(6)得到当前的插补周期T内的点胶头(7)总运动距离Lt，

$\mathrm{Lt}=\frac{\mathrm{Ft}*T}{60000}---\left(6\right)$

2)在运动轴上的X轴、Y轴、Z轴的运动总距离分别为Lx、Ly、Lz，根据公式(7)、(8)、(9)分别计算点胶头(7)在当前的插补周期T内，在X轴应走的距离Ltx，在Y轴应走的距离Lty，在Z轴应走的距离Ltz，

X轴应走的距离为， $\mathrm{Ltx}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Lx}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(7\right)$

Y轴应走的距离为， $\mathrm{Lty}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Ly}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(8\right)$

Z轴应走的距离为， $\mathrm{Ltz}=\frac{\mathrm{Lt}*\mathrm{Lz}}{\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}}---\left(9\right)$

3)根据公式(10)、(11)、(12)，计算X、Y、Z电机的脉冲数量为Px、Py、Pz，X电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Px}=\frac{\mathrm{Ltx}}{\mathrm{Dx}}---\left(10\right)$

其中Dx为X电机一个脉冲里控制点胶头(7)在X轴上的运动的距离

Y电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Py}=\frac{\mathrm{Lty}}{\mathrm{Dy}}---\left(11\right)$

其中Dy为Y电机一个脉冲里控制点胶头(7)在Y轴上运动的距离

Z电机在本插补周期的内脉冲量为，

$\mathrm{Pz}=\frac{\mathrm{Ltz}}{\mathrm{Dz}}---\left(12\right)$

其中Dz为Z电机一个脉冲里控制点胶头(7)在Z轴上运动的距离；

4)将3)得到的X、Y、Z电机的脉冲数量Px、Py、Pz，输入后台终端(11)通过五轴运动控制卡(12)控制X、Y、Z电机的转速，带动点胶头(7)在X轴、Y轴、Z轴形成的空间运动；

5)通过五轴运动控制卡(12)实时采集点胶头(7)在运动轴上的运动速度，对点胶头(7)在运动轴上的运动速度进行调整，保证A料和B料胶的出胶速度，跟随点胶头(7)运动变化。

4.根据权利要求3所述的一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：5)五轴运动控制卡(12)实时采集点胶头(7)在运动轴上的运动速度，对点胶头(7)在运动轴上的运动速度进行调整的方法，包括以下步骤，

1)在当前的插补周期内的最高脉冲频率为Fvmax，则运动轴上的X、Y、Z轴最大速度分别为，

Vmx＝Fvmax*Dx*60

Vmy＝Fvmax*Dy*60

Vmz＝Fvmax*Dz*60

在运动轴上的X轴、Y轴、Z轴的运动总距离分别为Lx、Ly、Lz，对应X轴、Y轴、Z轴的最大合成插补速度V_tx、V_ty、V_tz分别为

$\mathrm{Vtx}=\mathrm{Vmx}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Lx}$

$\mathrm{Vty}=\mathrm{Vmy}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Ly}$

$\mathrm{Vtz}=\mathrm{Vmx}*\sqrt{{\mathrm{Lx}}^2+{\mathrm{Ly}}^2+{\mathrm{Lz}}^2}/\mathrm{Lz}$

其中为当前的插补周期内的插补线段长度，对应该插补线段长度的点胶头(7)的最大合成速度V_t，取V_tx、V_ty、V_tz中最小值为Vt＝min(V_tx,V_ty,V_tz)

2)上述的最大合成速度Vt，还受限于A电机(8)和B电机(9)的最高旋转速度，设A电机(8)和B电机(9)的最高脉冲频率为F_maxg，得到A电机(8)的最大运动速度V_ta和B电机(9)的最大运动速度V_tb满足以下关系式，

$\mathrm{Vta}\&le;\frac{F\max g*\mathrm{Da}*60*(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}{\mathrm{Gu}*\mathrm{Ra}}$

$\mathrm{Vtb}\&le;\frac{F\max g*\mathrm{Db}*60*(\mathrm{Ra}+\mathrm{Rb})}{\mathrm{Gu}*\mathrm{Rb}}$

对应该插补线段长度的点胶头(7)的最大合成速度V_t，取V_tx、V_ty、V_tz、V_ta、V_tb中最小值，V_t＝min(V_tx,V_ty,V_tz,V_ta,V_tb)

3)采用的S型加减速方法，控制点胶头(7)从任意当前速度和加速度过渡到最大合成速度V_t。

5.根据权利要求4所述的一种智能五轴联动数控AB点胶机的胶量跟随控制方法，其特征在于：3)采用的S型加减速方法，控制点胶头(7)从任意当前速度和加速度过渡到最大合成速度V_t，包括以下步骤，

1)计算当前的加速度K_i0

设最大合成速度V_t为目标进给速度V_t，加减速时的最大加速度值为K_m，

加速度变化率为C，当前进给速度为V_i，当前加速度为K_i，则每个插补周期T内加速度值变化量为ΔK＝C*T，根据公式(13)，计算当前的加速度K_i0为，

$K_{i0}=\mathrm{SIGN}(V_t-V_i)*\sqrt{(2*|V_t-V_i|*C)}---\left(13\right)$

这里当–ΔK<K_i0<ΔK时，令K_i0＝0，SIGN为符号函数；

2)计算实际的加速度

当K_i<＝K_i0-ΔK时，则令K_i+1＝K_i+ΔK

当K_i+1>K_m时，则令K_i+1＝K_m

当K_i>＝K_i0+ΔK时，则令K_i+1＝K_i-ΔK

当K_i+1<-K_m时，则令K_i+1＝-K_m

当K_i0-ΔK<K_i<K_i0+ΔK时，则令K_i+1＝K_i

3)计算下一个插补周期的进给速度V_i+1

V_i+1＝V_i+K_i+1

4)令V_i＝V_i+1，K_i＝K_i+1，重复以上步骤，直至点胶头(7)的运动速度达到目标进给速度V_t，完成S型的加减速的控制。