CN109976389A - 一种纠偏执行器控制系统及纠偏方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种纠偏执行器控制系统，包括控制器，控制器的信号输入端分别与第一传感器、第二传感器以及光电传感器的信号输出端连接，控制器的信号输出端与纠偏执行器的电机电性连接，第一传感器、第二传感器分别设置在纠偏执行器的两端；本发明还公开了利用上述纠偏执行器控制系统进行纠偏的方法，该方法包括确定极限端点，计算丝杆螺母从极限端点至中间点的位置所需时间，控制时间回中，进行纠偏；本发明控制系统简单，实现方法容易，纠偏精度高且制造成本低。

Description

一种纠偏执行器控制系统及纠偏方法

技术领域

本发明涉及带材卷取纠偏领域，特别是涉及一种纠偏执行器控制系统，以及运用该系统进行控制的纠偏方法。

背景技术

纠偏机广泛应用于印刷、薄膜、印染、电池、轮胎等行业，纠偏机通过光电传感器对纸张、薄膜、不干胶带等物料的边缘位置或标志线位置进行检测，然后光电传感器将检测信号传输给控制器，控制器对信号进行比较处理，并将处理结果传输给纠偏执行器执行，实现纠偏。

现有纠偏执行器一般设有三个开关，分别是中位开关和左右两端的限位开关，通过机械接触来对执行器中的丝杆螺母进行回中和移动，这种长期的机械性撞击接触会造成开关的变形和位移，这样将会影响纠偏机纠偏精度，同时也会大大降低纠偏执行器的使用寿命。

CN200810163875.8公开了一种位置跟踪式纠偏伺服执行器，该执行器以直流伺服电动机为执行元件，伺服电动机的动力轴经联轴器与滚珠丝杆连接，丝杆的螺母与套在丝杆外的中空的推杆连接，丝杆螺母与直线导轨配合活动连接，将电机的旋转运动转换成推杆的直线运动；在联轴器处安装有圆形码盘，码盘在槽形光电开关的槽中转动以监测推杆的运动，壳体内还设置有三个分别检测推杆运动的前限位、后限位、及居中信号的霍尔开关，信号处理及控制电路板根据三个霍尔开关和光电开关及来自外部的指令实现对推杆位移的快速跟踪控制与保护，上述发明是本领域的一次有益尝试，虽然也可间接解决现有机械接触式开关带来的部分问题，但是整个控制和检测过程繁琐复杂，生产成本高。

因此本领域技术人员致力于开发一种控制方法简单，纠偏精度高且制造成本低的纠偏执行器控制系统，以及运用该系统进行控制的纠偏方法。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种纠偏执行器控制系统，其能够解决现有机械接触式开关造成的纠偏精度低，纠偏执行器使用寿命低的问题；另外本发明还提供了一种运用上述系统进行纠偏的方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种一种纠偏执行器控制系统，包括控制器，控制器的信号输入端分别与第一传感器、第二传感器以及光电传感器的信号输出端连接，控制器的信号输出端与纠偏执行器的电机电性连接；

第一传感器、第二传感器分别设置在纠偏执行器的两端。

较佳的，控制器内设有信号接收模块、运算器以及信号输出模块，信号接收模块的信号输入端分别与第一传感器、第二传感器以及光电传感器的信号输出端连接，信号接收模块的信号输出端与运算器的输入端连接，运算器的信号输出端与信号输出模块连接，信号输出模块的输出端与电机连接。

较佳的，第一传感器、第二传感器分别设置在纠偏执行器的外壳的两端。

较佳的，纠偏执行器上还包括丝杆，丝杆左端通过联轴器与电机连接，丝杆外从左至右依次套设有丝杆螺母和套筒，丝杆螺母的右端与套筒的左端固定连接，套筒的右端通过鱼眼轴承与前座连接；

进一步，第一传感器、第二传感器分别设置在丝杆的两端。

较佳的，电机固定设置在大底座上，大底座的右端上设置左端盖，丝杆的右端对应设有右端盖，左端盖和右端盖之间设有外壳。

一种纠偏方法，依次包括如下步骤：

1）控制器确定丝杆螺母在纠偏执行器中运动的两个极限端点，并计算出两个极限端点之间的距离以及丝杆螺母从极限端点到达中间点所需时间或脉冲；

2）控制器控制电机启动，使丝杆螺母到达极限端点后，控制器数据清零，电机停止转动；

3）控制器向电机输入步骤1）中计算出的时间或脉冲，使丝杆螺母到达中间点；

4）控制器根据光电传感器输入的偏差信号，比较计算出丝杆螺母应移动的方向和距离，得出电机相应的转速和时间/转速和脉冲，并将信号传输给电机；

5）电机接收信号，带动丝杆螺母向左或向右移动，完成纠偏。

进一步，步骤1）具体包括如下步骤：

a）通过第一传感器和第二传感器感应确定丝杆螺母的总行程S；

b）通过电机反馈数据，由控制器计算丝杆螺母移动的平均速度V，计算出丝杆螺母从极限端点至中间点所需电机的转动时间t。

本发明通过在纠偏执行器上设计两个传感器，取消了机械接触式的中位开关和两端的限位开关，降低了纠偏器的制造成本，同时通过传感器反馈距离给控制器，并通过控制器运行计算出纠偏执行器内部丝杆螺母的总体行程，以及丝杆螺母从极限端点移动至中间位置所需时间，进而可以实现直接通过控制器控制电机转动的时间来保证丝杆螺母回到中间位置；避免了机械接触式的中位开关因为撞击造成的移位，提高了丝杆螺母回中的准确性，进而提高了纠偏的精确性；同时第一传感器和第二传感器还可实时反馈丝杆螺母的位置，提高了控制纠偏的精准度。

附图说明

图1是本发明实施例1的具体实施方式的结构示意图；

图2是本发明实施例1的结构原理框图。

图3是本发明实施例1中纠偏执行器的内部结构示意图；

图4是本发明中第一传感器和第二传感器的电路结构示意图；

图5是本发明中光电传感器和控制器的电路结构示意图；

图6是本发明中控制器中信号输出模块电路图；

图中：1-控制器；11-信号接收模块；12-运算器；13-信号输出模块；

2-第一传感器；3-第二传感器；4-光电传感器；5-电机；

6-纠偏执行器；61-丝杆；62-丝杆螺母；63-套筒；64-鱼眼轴承；65-前座；66-大底座；67-左端盖；68-右端盖；69-外壳。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，需注意的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方式构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

实施例1

如图1至图2所示，一种纠偏执行器控制系统，包括控制器1，控制器1的信号输入端分别与第一传感器2、第二传感器3以及光电传感器4的信号输出端连接；其中，第一传感器2、第二传感器3分别设置在纠偏执行器的两端，用于感应纠偏执行器中丝杆螺母运动的两个极限端点之间的距离以及实时反馈丝杆螺母在纠偏执行器中的位置。控制器接收第一传感器和第二传感器的距离信号后，综合收到的电机的转速，根据转速计算出丝杆螺母移动的平均速度，进而通过距离除以速度，计算出丝杆螺母从极限端点移动至中间点，电机需要转动的时间或者脉冲，控制器1的信号输出端与纠偏执行器的电机5电性连接，当第一传感器或者第二传感器检测到丝杆螺母位于极限位置时，控制器清零数据，电机暂时停止转动，然后控制器再向电机发出开始转动的信号，并控制电机转动时间或脉冲为上述计算时间或脉冲。

控制器1内设有信号接收模块11、运算器12以及信号输出模块13，信号接收模块11的信号输入端分别与第一传感器2、第二传感器3以及光电传感器4的信号输出端连接，信号接收模块实时接收第一传感器和第二传感器检测的丝杆螺母的位置和丝杆螺母运动至左右极限端点的位置，同时信号接收模块还要接收光电传感器检测到的偏差信号；信号接收模块11将接收到的第一传感器和第二传感器检测的距离信号以及偏差信号传输给运算器12，运算器12根据第一传感器和第二传感器检测到的两个极限端点，计算出丝杆螺母从极限端点运动至中间点电机需要转动的时间，运算器12将计算结果传输给信号输出模块13，信号输出模块13的输出端与电机5连接，将信号传输给电机，由电机进行执行。

第一传感器2、第二传感器3分别设置在纠偏执行器的外壳的两端，即可设于外壳的内表面，也可设于外壳的外表面，优选的设于外壳的外表面，这样有利于降低将传感器安装在纠偏执行器上的难度，可以降低纠偏机的整体制造成本。

纠偏执行器6上还包括丝杆61，丝杆61左端通过联轴器与电机5连接，电机5固定设置在大底座66上，大底座66的右端上设置左端盖67，丝杆61的右端对应设有右端盖68，左端盖67和右端盖之间设有外壳69，用于保护纠偏执行器内部结构；第一传感器2、第二传感器3分别设置在丝杆61的两端，具体的，第一传感器2、第二传感器3设置在外壳的两端。

丝杆61外从左至右依次套设有丝杆螺母62和套筒63，丝杆螺母62的右端与套筒63的左端固定连接，套筒63的右端通过鱼眼轴承64与前座65连接，当电机转动后，通过联轴器带动丝杆转动，丝杆螺母相对丝杆做水平运动，当丝杆转速一定是，丝杆螺母相对丝杆做匀速直线运动，进而带动套筒左右移动，套筒再带动前座运动，由于前座与卷取机固定连接，进而带动卷材机移动，实现纠偏。

实施例2

一种纠偏方法，包括如下步骤：

1）控制器1确定丝杆螺母在纠偏执行器6中运动的两个极限端点，并计算出两个极限端点之间的距离以及丝杆螺母从极限端点到达中间点所需时间或脉冲，其中的具体步骤包括如下两步：

第一步，通过第一传感器2和第二传感器3感应确定丝杆螺母的总行程S；

第二步，通过控制器1计算丝杆螺母移动的平均速度V和总行程S，通过总行程除以速度，确定丝杆螺母从极限端点移动至中间点所需电机的转动时间t。

2）控制器1控制电机5启动，使丝杆螺母到达极限端点；当第一传感器2或者第二传感器3感应到丝杆螺母运动至极限端点时，将信号传输给控制器1，控制器1数据清零，电机5暂停转动。

3）控制器1向电机5输入步骤1中的时间或脉冲，使丝杆螺母到达中间点，控制器数据清零，电机停止转动。

4）控制器再根据光电传感器4输入的偏差信号，比较计算出丝杆螺母应移动的方向和距离，得出电机5相应的转速和时间，并将信号传输给电机5。

5）电机5接收信号，带动丝杆螺母向左或向右移动，完成纠偏。

实际检测过程中，先由第一传感器2和第二传感器3检测丝杆螺母运动的左边极限端点和右边极限端点，并将信号反馈给控制器。控制器1计算出两个极限端点的距离，然后由控制器根据电机转动速度计算出丝杆螺母的平均移动速度，并用前面计算出的极限端点距离除以速度得到丝杆螺母的整个行程时间，也就得到了丝杆螺母从极限端点运动至中间位置所需时间，当在每次回中过程中，只需先检测到丝杆螺母运动到极限端点后，控制器数据清零，电机暂时停止转动，控制器重新给电机转速并控制转速时间为上述计算出的回中时间，进而能够准确无误让丝杆螺母回到中间位置，保证了纠偏执行器纠偏起点的准确性，然后在此基础之上，再由控制器根据光电传感器4的偏差信号进行纠偏，达到了提高纠偏精确性的效果。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种纠偏执行器控制系统，包括控制器（1），其特征是：所述控制器（1）的信号输入端分别与第一传感器（2）、第二传感器（3）以及光电传感器（4）的信号输出端连接；所述控制器（1）的信号输出端与位于纠偏执行器（6）上的电机（5）电性连接；

所述第一传感器（2）、第二传感器（3）分别设置在所述纠偏执行器（6）的两端。

2.如权利要求1所述的纠偏执行器控制系统，其特征是：所述控制器（1）内设有信号接收模块（11）、运算器（12）以及信号输出模块（13）；所述信号接收模块（11）的信号输入端分别与所述第一传感器（2）、第二传感器（3）以及光电传感器（4）的信号输出端连接；所述信号接收模块（11）的信号输出端与所述运算器（12）的输入端连接；所述运算器（12）的信号输出端与所述信号输出模块（13）连接；所述信号输出模块（13）的输出端与所述电机（5）连接。

3.如权利要求1或2所述的纠偏执行器控制系统，其特征是：所述第一传感器（2）、第二传感器（3）分别设置在所述纠偏执行器（6）的外壳（69）的两端。

4.如权利要求3所述的纠偏执行器控制系统，其特征是：所述纠偏执行器（6）上还包括丝杆（61）；所述丝杆（61）左端通过联轴器与电机（5）连接；所述丝杆（61）外从左至右依次套设有丝杆螺母（62）和套筒（63）；所述丝杆螺母（62）的右端与套筒（63）的左端固定连接；所述套筒（63）的右端通过鱼眼轴承（64）与前座（65）连接；

所述第一传感器（2）、第二传感器（3）分别设置在所述丝杆（61）的两端。

5.如权利要求4所述的纠偏执行器控制系统，其特征是：所述电机（5）固定设置在大底座（66）上；所述大底座（66）的右端上设置左端盖（67）；所述丝杆（61）的右端对应设有右端盖（68）；所述左端盖（67）和右端盖之间设有所述外壳（69）。

6.一种纠偏方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）控制器（1）确定丝杆螺母在纠偏执行器（6）中运动的两个极限端点，并计算出两个极限端点之间的距离以及丝杆螺母从极限端点到达中间点所需时间或脉冲；

2）控制器（1）控制电机（5）启动，使丝杆螺母到达极限端点后，控制器数据清零，电机停止转动；

3）控制器（1）向电机（5）输入步骤1）中计算出的所述时间或脉冲，使丝杆螺母到达中间点；

4）控制器（1）根据光电传感器（4）输入的偏差信号，比较计算出丝杆螺母应移动的方向和距离，得出电机相应的转速和时间/转速和脉冲，并将信号传输给电机；

5）电机（5）接收信号，带动丝杆螺母向左或向右移动，完成纠偏。

7.如权利要求6所述的纠偏方法，其特征是：所述步骤1）具体包括如下步骤：

a）通过第一传感器（2）和第二传感器（3）感应确定丝杆螺母的总行程S；

b）通过电机反馈数据给控制器，由控制器计算丝杆螺母移动的平均速度V，计算出丝杆螺母从极限端点至中间点所需电机的转动时间t。