CN105296685B - 一种双横梁四刀头裁切设备的控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种双横梁四刀头裁切的控制方法，系统只用到了两块四轴运动控制卡，节省了系统成本，方便了技术人员的维护；两条横梁共用同一个切割平台，横梁在XY工作台的运动通过齿轮齿条来实现。双横梁切割时有两种模式，既可以完全独立切割，也可由系统分配切割任务实现两条梁的组合切割，极大的提高了系统的灵活性，使得本系统可应用于多个裁切领域；另外，四刀头同时裁切，每组刀头组件可安装不同类型的刀具，这样，操作人员一次装夹刀具即可完成绝大部分的裁切任务，避免了二次更换刀具，大大提高了裁切效率；此外，本系统设计了横梁防碰撞模块，有效的保护了横梁及其上的刀头组件。
Description
技术领域
本发明涉及一种裁切设备的控制方法，尤其是一种双横梁四刀头裁切设备的控制方法。
背景技术
皮革工业智能裁切机器人，也称皮革裁切设备，是集智能拍照，智能皮革识别，全自动皮料排版，自动传送，双刀头切割等技术的生产线式切割设备，可广泛应用于软体家具、汽车内饰等大型皮革制品行业。
皮革裁切设备一般包括XY工作台、位于XY工作台的横梁以及位于横梁上的刀头组件，其中，横梁可在与XY工作台平面平行的面即XY平面内沿X方向移动，从而带动横梁上的刀头组件在XY平面内沿X方向移动（X方向与的横梁宽度的方向相同），另外，刀头组件可在横梁上沿横梁的长度方向移动，即在XY平面内沿Y方向移动。因此刀头组件可在XY平面内移动，并通过指令到达XY平面内的任意一点。其中，刀头组件可升降，即在垂直于XY平面的Z方向上移动。由以上两点，可以精确地控制刀头组件对XY工作台上待裁切物的某一点进行裁切。因此，驱动刀头组件旋转予以配合即可对裁切物进行线形裁切。
需要注意的是，现有技术中对一个横梁上的一套刀头组件进行控制需要一个四轴运动控制卡，其中刀头组件沿X方向移动、沿Y方向移动、沿Z方向移动以及旋转都需要占据一轴；为提高生产效率，一些在一个横梁上配置两套刀头组件的裁切设备需要两个四轴运动控制卡，其中两套刀头组件沿X方向同步移动、沿Y方向同步移动、其中一套刀头组件沿Z方向移动以及旋转、其中另一套刀头组件沿Z方向移动以及旋转、以及两套刀头组件的间距调整都需要占据一轴，共计七轴，因此单横梁双刀头的裁切设备需由两个四轴运动控制卡或者一个八轴运动控制卡控制。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供双横梁四刀头裁切设备的控制方法，对双横梁四刀头裁切设备控制仅需两个四轴运动控制卡。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种双横梁四刀头裁切设备的控制方法，所述裁切设备包括，
横梁，其被配置有两套刀头组件；
XY工作台，其载置待裁切物与横梁，驱动横梁与两套横梁上的刀头组件在与待裁切物的主面平行的面即XY平面内沿X方向移动、两套横梁上的刀头组件在XY平面内沿与X方向垂直的Y方向移动以及沿与XY平面垂直的Z方向移动；
在所述控制方法中，驱动横梁沿X方向移动的电机、驱动该横梁上的两套刀头组件沿Y方向同步移动的电机以及沿Z方向同步移动的气缸由一四轴运动控制卡控制，调节该横梁上的两套刀头组件间距的电机由一控制器控制。
其中，通过PLC控制步进电机调节横梁上两套刀头组件的间距。
通过上述设置，本发明通过一个四轴运动控制卡和一个PLC（Programmable LogicController）实现对一个具有两套刀头组件的横梁控制，其中，该横梁上两套刀头组件的升降由控制卡外加气动量进行控制，该横梁上的两套刀头组件的间距由PLC（ProgrammableLogic Controller）控制，其中，该横梁在XY平面内沿X方向移动、两套刀头组件在XY平面内沿Y方向同步移动、以及两套刀头组件独立旋转均由一四轴控制卡的一个轴控制，因此，通过一个四轴运动控制卡和一个PLC（Programmable Logic Controller）实现对一个具有两套刀头组件的横梁控制。
其中，在刀头组件开始裁切后判断刀头组件裁切是否结束，在未结束时控制刀头组件裁切，在结束时控制刀头组件停止裁切。
其中，在驱动刀头组件裁切之前，包括接收双刀头模式或单刀头模式设置操作，
在双刀头模式操作中计算驱动当前横梁上的两套刀头组件的电机所需移动的直线距离以调节当前横梁上的两套刀头组件间距至设定值，在两套刀头组件间距调节到位后控制电机驱动刀头组件裁切；
在单刀头模式操作中直接控制电机驱动刀头组件裁切。
其中，在双刀头模式操作中包括电机故障判断，控制器在电机正常时控制电机调节当前横梁上的两套刀头组件间距至设定值，在电机异常时控制两套刀头组件停止裁切。
其中，在接收双刀头模式或单刀头模式设置操作之前，还包括接收双横梁模式或单横梁模式设置操作。
其中，在单横梁模式操作中直接接收双刀头模式或单刀头模式设置操作。
其中，在双横梁模式操作中包括在接收双刀头模式或单刀头模式设置操作之前对两个横梁手工分配任务或自动分配任务。
其中，在双横梁模式操作中包括在两个横梁移动时对两个横梁的安全位置判断，在两个横梁的位置安全时控制两个横梁上的刀头组件裁切，在两个横梁的位置不安全时控制其中一个横梁上的刀头组件暂停裁切并移动至安全位置，控制其中另一个横梁上的刀头组件裁切。
其中，在两个横梁的位置不安全时控制这两个横梁上的刀头组件同时暂停裁切，待其中一个横梁上的刀头组件移动至安全位置后控制其中另一个横梁上的刀头组件开始裁切。
附图说明
图1为双横梁四刀头裁切设备的简易视图；
图2为双横梁四刀头裁切设备的硬件架构图；
图3为本实施例中单横梁模式的流程图一；
图4为本实施例中单横梁模式的流程图二；
图5为本实施例中单横梁模式的流程图三；
图6为本实施例中选择单、双横梁模式的流程图；
图7为本实施例中双横梁模式的流程图一；
图8为本实施例中双横梁模式的流程图二；
图9为本实施例中双横梁模式的流程图三；
图10本发明的流程图。
具体实施方式
参照图1至图10对双横梁四刀头裁切设备的控制方法做进一步说明。
权利要求书中提及的X方向与Y方向可参照图1，此外，权利要求书中提及的Z方向未在图中示出，具体为垂直于图1中XY工作台的方向。
应用有本实施例中控制方法的双横梁四刀头裁切设备可参照图1，其中，两个横梁位于XY工作台的两侧，图中标示为左横梁与右横梁，每一个横梁上都有两套刀头组件，每一个横梁的两侧都有安全开关，用于检测两个横梁的位置以判断是否安全。其中有关具体硬件的架构可参照图2，通过两个四轴运动控制卡分别控制两个横梁，图中标示为左横梁与右横梁。左、右横梁的控制方法相同，因此此处仅以左横梁为例做以说明：
首先，左横梁在XY平面内沿X方向移动、左横梁上两套刀头组件在XY平面内沿Y方向同步移动分别由伺服驱动器X驱动电机X、伺服驱动器Y驱动电机Y实现，左横梁上两套刀头组件旋转分别由伺服驱动器T1驱动电机T1、伺服驱动器T2驱动电机T2实现，其中提及的四套伺服分别占用四轴运动控制卡的一轴；
此外，左横梁限位及回零、左横梁上的安全开关、左横梁振动刀刀座气动升降、以及左横梁画笔、冲孔、冲针及组件升降均由该四轴运动控制卡控制，此处提及的画笔、冲孔、冲针、振动刀刀座均包括在刀头组件内；
另外，两套刀头组件的间距调节由PLC（Programmable Logic Controller）对步进电机控制实现。
电脑（上位机）与四轴运动控制卡通过总线连接、与PLC（Programmable LogicController）通过COM串口通讯。因此，通过一个四轴运动控制卡和一个PLC（ProgrammableLogic Controller）实现对一个具有两套刀头组件的横梁控制。
基于图1和图2中的双横梁四刀头裁切设备，对本实施例中的控制方法进行阐述。
本实施例中的控制方法包括单横梁模式和双横梁模式，以下逐一介绍。
单横梁模式：
参照图6，选择进入到单横梁模式之后，进入到步骤120；
参照图4，在步骤120中选择双刀头模式或单刀头模式，其中进入到双刀头模式之后需要先计算当前横梁上的两套刀头组件的距离，然后折算成电机所需转动的距离，最终通过PLC（Programmable Logic Controller）控制电机调整两套刀头组件的距离（此处为权利要求中提及的设定值，具体数值视XY工作台上的待裁切物而定）；在步骤130中，当且仅当两套刀头组件的距离调整到位后，进入步骤110；在步骤110中，在刀头组件开始裁切后判断刀头组件裁切是否结束，在未结束时控制刀头组件继续裁切，在结束时控制刀头组件停止裁切，进而结束工作；参照图5，在步骤120与步骤130之间还存在电机故障判断，当电机正常时进入步骤130，当电机异常时结束工作。
再次参照图4，在步骤120中选择双刀头模式或单刀头模式，其中进入到单刀头模式之后，进入步骤110；在步骤110中，在刀头组件开始裁切后判断刀头组件裁切是否结束，在未结束时控制刀头组件继续裁切，在结束时控制刀头组件停止裁切，进而结束工作。
双横梁模式：
参照图6，选择进入到双横梁模式之后，参照图7，手工选择分配左右横梁任务或系统自动分配左右横梁任务（此处的左右横梁即权利要求书中提及的两个两横），在任务分配结束之后，进入步骤120，在步骤120中选择双刀头模式或单刀头模式，随后进入步骤130，在在步骤130中当且仅当两套刀头组件的距离调整到位后，进入步骤110；参照图8，在步骤120与步骤130之间还存在电机故障判断，当电机正常时进入步骤130，当电机异常时结束工作。
其中双横梁模式中的步骤120与步骤130以及电机故障判断步骤均与单横梁模式相同，此处不再赘述。唯有双横梁模式中的步骤110不同于单横梁模式。
在启动两个横梁时，需要对两个横梁的安全位置做出判断，参照图1，在两个横梁工作时，设置在横梁上的安全开关即可进行位置检测，参照图8，当检测到位置安全时，判断刀头组件裁切是否结束，在未结束时控制刀头组件继续裁切，在结束时控制刀头组件停止裁切，进而结束工作；参照图8和图9，当检测到位置不安全时，暂停两个横梁，使其中一个横梁后退并记录其中另一个横梁的当前位置，使其中另一个横梁恢复切割，并待其中一个横梁移动至安全位置时恢复切割，否则继续等待直至其中一个横梁位于安全位置。
参照图10，可更直观地体现出本实施例中单横梁模式和双横梁模式的工作流程。
需要提及的是，以上两种工作模式中采用的PLC（Programmable LogicController）也可由单片机（Microcontrollers）、DSP（Digital Signal Processing）、运动控制卡或其他控制器件实现；此处采用的步进电机也可由伺服电机或者其他具有定位功能的执行器实现。
综上所述，本发明实现了用双四轴运动控制卡控制双横梁四刀头进行裁切。系统只用到了两块四轴运动控制卡，节省了系统成本，方便了技术人员的维护；两条横梁共用同一个切割平台，横梁在XY工作台的运动通过齿轮齿条来实现。双横梁切割时有两种模式，既可以完全独立切割，也可由系统分配切割任务实现两条梁的组合切割，极大的提高了系统的灵活性，使得本系统可应用于多个裁切领域；另外，四刀头同时裁切，每组刀头组件可安装不同类型的刀具，这样，操作人员一次装夹刀具即可完成绝大部分的裁切任务，避免了二次更换刀具，大大提高了裁切效率；此外，本系统设计了横梁防碰撞模块，有效的保护了横梁及其上的刀头组件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种双横梁四刀头裁切设备的控制方法，所述裁切设备包括横梁和XY工作台，其中，横梁为双横梁，单根横梁上配置有两套刀头组件；XY工作台载置待裁切物与双横梁，单根横梁与其上的两套刀头组件能够在XY平面内沿X方向移动，单根横梁上的两套刀头组件能够在XY平面内沿与X方向垂直的Y方向同步移动、以及沿与XY平面垂直的Z方向同步移动，所述XY平面是与待裁切物的主面平行的面； 所述控制方法的特征在于： 通过电机X驱动单根横梁沿X方向移动，通过电机Y驱动单根横梁上的两套刀头组件沿Y方向同步移动，通过气缸驱动单根横梁上的两套刀头组件沿Z方向同步移动，所述电机X、电机Y和气缸由一四轴运动控制卡控制； 通过一PLC调节单根横梁上的两套刀头组件的间距。
2.根据权利要求1所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，PLC通过控制步进电机调节单横梁上两套刀头组件的间距。
3.根据权利要求1或2所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，在刀头组件开始裁切后，判断刀头组件裁切是否结束，在未结束时控制刀头组件裁切，在结束时控制刀头组件停止裁切。
4.根据权利要求1或2所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，在驱动刀头组件裁切之前，包括接收双刀头模式或单刀头模式设置操作， 如果设置为双刀头模式，计算用于驱动当前横梁上的两套刀头组件的电机所需移动的直线距离，调节当前横梁上的两套刀头组件间距至设定值，在两套刀头组件间距调节到位后，控制电机驱动刀头组件裁切；如果设置为单刀头模式，直接控制电机驱动刀头组件裁切。
5.根据权利要求4所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，在双刀头模式中，包括电机故障判断，在电机正常时控制电机调节当前横梁上的两套刀头组件间距至设定值，在电机异常时控制两套刀头组件停止裁切。
6.根据权利要求4所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，在接收双刀头模式或单刀头模式设置操作之前，还包括接收双横梁模式或单横梁模式设置操作。
7.根据权利要求6所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，在单横梁模式操作中直接接收双刀头模式或单刀头模式设置操作。
8.根据权利要求6所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，在双横梁模式操作中包括在接收双刀头模式或单刀头模式设置操作之前对两个横梁手工分配任务或自动分配任务。
9.根据权利要求6所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，在双横梁模式操作中包括在两个横梁移动时对两个横梁的安全位置判断，在两个横梁的位置安全时控制两个横梁上的刀头组件裁切，在两个横梁的位置不安全时控制其中一个横梁上的刀头组件暂停裁切并移动至安全位置，控制其中另一个横梁上的刀头组件裁切。
10.根据权利要求9所述的双横梁四刀头裁切设备的控制方法，其中，在两个横梁的位置不安全时控制这两个横梁上的刀头组件同时暂停裁切，待其中一个横梁上的刀头组件移动至安全位置后控制其中另一个横梁上的刀头组件开始裁切。
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