CN110039671A - 一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统 - Google Patents
一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110039671A CN110039671A CN201910333677.XA CN201910333677A CN110039671A CN 110039671 A CN110039671 A CN 110039671A CN 201910333677 A CN201910333677 A CN 201910333677A CN 110039671 A CN110039671 A CN 110039671A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- trace speed
- module
- computing module
- frequency
- laser
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 claims description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 3
- 230000005622 photoelectricity Effects 0.000 claims 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract description 2
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/0058—Accessories specially adapted for use with machines for fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material
- B28D5/0064—Devices for the automatic drive or the program control of the machines
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B28—WORKING CEMENT, CLAY, OR STONE
- B28D—WORKING STONE OR STONE-LIKE MATERIALS
- B28D5/00—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor
- B28D5/04—Fine working of gems, jewels, crystals, e.g. of semiconductor material; apparatus or devices therefor by tools other than rotary type, e.g. reciprocating tools
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统，包括镜头、激光器、光电二极管、数据采集卡、滤波模块、频率计算模块、走线速度计算模块、控制模块和交流伺服电机；所述激光器发出的激光经过镜头照射到切割线上，经过切割线反射后，部分光线返回激光器进入光电二极管；所述光电二极管与数据采集卡相连，所述数据采集卡与滤波模块相连，所述滤波模块与频率计算模块相连，所述频率计算模块与走线速度计算模块相连，所述走线速度计算模块与控制模块相连，所述控制模块与交流伺服电机相连。本发明通过实时测量多线切割机走线速度，实现走线速度的闭环控制，提高抗干扰能力，提高走线速度控制的准确性和稳定性，提高产品质量。
Description
技术领域
本发明涉及一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统。
背景技术
多线切割机具有批量、多片切割太阳能硅片、蓝宝石、碳化硅等硬脆性材料的功能，主要原理是将切割线在主辊之间形成网状，让切割线网高速运转，同时工作台带动工件垂直于线网运动方向进给，完成切割任务。在切割过程中，切割线网需要按照设定的速度运行，走线速度过快或过慢都会影响产品质量。在目前的多线切割机中，走线速度采用开环控制，控制程序根据主辊直径将走线速度设定值换算为主辊电机转速设定值，再对主辊电机转速进行控制。这种控制方式实现简单，但是主辊直径会随着运行磨损等因素逐渐变化使得控制精度降低。开环控制也无法应对振动等外部干扰。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，克服现有多线切割机走线速度控制系统的不足，提供一种采用激光器非接触实时测量线网走线速度，形成闭环控制，提高走线速度控制的准确性和稳定性的鲁棒多线切割机走线速度控制系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统，包括镜头、激光器、光电二极管、数据采集卡、滤波模块、频率计算模块、走线速度计算模块、控制模块和交流伺服电机；所述镜头、激光器、光电二极管同轴安装，并垂直对准切割线，所述激光器发出的激光经过镜头照射到切割线上，经过切割线反射后，部分光线返回激光器进入光电二极管；所述光电二极管与数据采集卡相连，所述数据采集卡与滤波模块相连，所述滤波模块与频率计算模块相连，所述频率计算模块与走线速度计算模块相连，所述走线速度计算模块与控制模块相连，所述控制模块与交流伺服电机相连。
所述光电二极管将光照强度转化为电信号；所述数据采集卡从光电二极管采集电信号并转换为数字信号；所述滤波模块对采集到的数字信号进行滤波；所述频率计算模块计算出滤波后信号的频率；所述走线速度计算模块计算出切割线的走线速度；所述控制模块根据走线速度计算值和设定值对交流伺服电机的转速进行调节，控制走线速度保持在设定值。
进一步，所述滤波模块的功能，可通过如下步骤来实现：
1）将数据采集卡采集到的信号记为，代入下式进行分解：
；
其中，是分解系数，，表示的共轭函数，，，按下式计算：
；
2）按下式计算滤波后的分解系数：
；
其中，是分解系数，是阈值，，；
3）按下式计算滤波后的信号：
；
其中，是重构系数，是滤波后的分解系数，表示的共轭函数，，。
进一步，所述频率计算模块的功能，可通过如下步骤来实现：
1）将滤波模块得到的滤波后信号，代入下式进行计算：
；
其中，表示滤波后的信号，表示虚数单位，表示频率的复频幅值，，是频率间隔，是最高频率；
2）计算的模，并进行比较，找出的最大值及对应的频率，记为：
；
其中，表示最大值，，是频率间隔，是最高频率。
进一步，所述走线速度计算模块的功能，可通过如下步骤来实现：
按下式计算切割线的走线速度 ：
；
其中，为激光器所发射激光的波长，由频率计算模块得到。
进一步，所述控制模块的功能，可通过如下步骤来实现：
1）计算第 时刻的走线速度误差，其中为走线速度设定值，表示在第个采样时刻走线速度计算模块得到的走线速度；
2）按下式计算交流伺服电机转速补偿量：
；
其中，和分别为第 和时刻的走线速度误差，、和分别为电机转速补偿的比例系数、积分系数和微分系数。
本发明的有益效果：
本发明采用激光器对切割线走线速度进行检测，与线网没有直接接触，可避免机械磨损，降低维护成本。用测量到的走线速度对电机转速进行调节，形成闭环控制，可以提高走线速度控制的稳定性和可靠性，提高抗干扰能力。
附图说明
图1为本发明之鲁棒多线切割机走线速度控制系统实施例的原理图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参照图1，本实施例包括镜头2、激光器3、光电二极管4、数据采集卡5、滤波模块6、频率计算模块7、走线速度计算模块8、控制模块9和交流伺服电机10；所述镜头2、激光器3、光电二极管4同轴安装，并垂直对准切割线1，所述激光器3发出的激光经过镜头2照射到切割线1上，经过切割线1反射后，部分光线返回激光器3进入光电二极管4；所述光电二极管4与数据采集卡5相连，所述数据采集卡5与滤波模块6相连，所述滤波模块6与频率计算模块7相连，所述频率计算模块7与走线速度计算模块8相连，所述走线速度计算模块8与控制模块9相连，所述控制模块9与交流伺服电机10相连。
本实施例中，所述光电二极管4将光照强度转化为电信号；所述数据采集卡5从光电二极管4采集电信号并转换为数字信号；所述滤波模块6对采集到的数字信号进行滤波；所述频率计算模块7计算出滤波后信号的频率；所述走线速度计算模块8计算出切割线的走线速度；所述控制模块9根据走线速度计算值和设定值对交流伺服电机10的转速进行调节，控制走线速度保持在设定值。
所述滤波模块6的功能，通过如下步骤来实现：
1）将数据采集卡采集到的信号记为，代入下式进行分解：
；
其中，是分解系数，，表示的共轭函数，，，按下式计算：
；
2）按下式计算滤波后的分解系数：
；
其中，是分解系数，是阈值，，；
3）按下式计算滤波后的信号 ：
；
其中，是重构系数，是滤波后的分解系数，表示的共轭函数，，。
所述频率计算模块7的功能，通过如下步骤来实现：
1）将滤波模块得到的滤波后信号，代入下式进行计算：
；
其中，表示滤波后的信号，表示虚数单位，表示频率的复频幅值，，是频率间隔，是最高频率；
2）计算的模，并进行比较，找出的最大值及对应的频率，记为：
；
其中，表示最大值，，是频率间隔，是最高频率。
所述走线速度计算模块8的功能，通过如下步骤来实现：
按下式计算切割线的走线速度：
；
其中，为激光器所发射激光的波长，由频率计算模块得到。
所述控制模块9的功能，可通过如下步骤来实现：
1）计算第时刻的走线速度误差，其中为走线速度设定值， 表示在第个采样时刻走线速度计算模块得到的走线速度；
2）按下式计算交流伺服电机转速补偿量：
；
其中，和分别为第和时刻的走线速度误差，、和分别为电机转速补偿的比例系数、积分系数和微分系数。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统，其特征在于：包括镜头、激光器、光电二极管、数据采集卡、滤波模块、频率计算模块、走线速度计算模块、控制模块和交流伺服电机；所述镜头、激光器、光电二极管同轴安装，并垂直对准切割线，所述激光器发出的激光经过镜头照射到切割线上，经过切割线反射后，部分光线返回激光器进入光电二极管；所述光电二极管与数据采集卡相连，所述数据采集卡与滤波模块相连，所述滤波模块与频率计算模块相连，所述频率计算模块与走线速度计算模块相连，所述走线速度计算模块与控制模块相连，所述控制模块与交流伺服电机相连。
2.根据权利要求1所述的鲁棒多线切割机走线速度控制系统，其特征在于：所述滤波模块的功能，通过如下步骤来实现：
1）将数据采集卡采集到的信号记为，代入下式进行分解：
；
其中，是分解系数， ， 表示的共轭函数，，，按下式计算：
；
2）按下式计算滤波后的分解系数 ：
；
其中，是分解系数，是阈值，，；
3）按下式计算滤波后的信号：
；
其中，是重构系数，是滤波后的分解系数， 表示的共轭函数，，。
3.根据权利要求2所述的鲁棒多线切割机走线速度控制系统，其特征在于：所述频率计算模块的功能，通过如下步骤来实现：
1）将滤波模块得到的滤波后信号，代入下式进行计算：
；
其中，表示滤波后的信号，表示虚数单位，表示频率的复频幅值，，是频率间隔，是最高频率；
2）计算 的模，并进行比较，找出的最大值及对应的频率，记为：
；
其中，表示最大值，，是频率间隔，是最高频率。
4.根据权利要求3所述的鲁棒多线切割机走线速度控制系统，其特征在于：所述走线速度计算模块的功能，通过如下步骤来实现：
按下式计算切割线的走线速度 ：
；
其中，为激光器所发射激光的波长，由频率计算模块得到。
5.根据权利要求4所述的鲁棒多线切割机走线速度控制系统，其特征在于：所述控制模块的功能，通过如下步骤来实现：
1）计算第时刻的走线速度误差，其中为走线速度设定值，表示在第个采样时刻走线速度计算模块得到的走线速度；
2）按下式计算交流伺服电机转速补偿量：
；
其中，和分别为第 和 时刻的走线速度误差，、和分别为电机转速补偿的比例系数、积分系数和微分系数。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910333677.XA CN110039671B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910333677.XA CN110039671B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110039671A true CN110039671A (zh) | 2019-07-23 |
| CN110039671B CN110039671B (zh) | 2021-01-22 |
Family
ID=67279092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910333677.XA Active CN110039671B (zh) | 2019-04-24 | 2019-04-24 | 一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110039671B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110435027A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-12 | 宇晶机器（长沙）有限公司 | 一种基于无级变速的多线切割机工作台进给方法 |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1808113A (zh) * | 2005-01-21 | 2006-07-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种利用超声波检测轧辊内部缺陷的方法 |
| CN201736356U (zh) * | 2010-05-25 | 2011-02-09 | 嘉兴海盛电子有限公司 | 一种可测速切割机 |
| CN202685120U (zh) * | 2011-10-28 | 2013-01-23 | 应用材料瑞士股份有限公司 | 线锯控制系统和线锯 |
| JP2013078807A (ja) * | 2011-09-20 | 2013-05-02 | Sharp Corp | ワイヤソー装置およびワーク切断方法、ウエハの製造方法 |
| CN103293531A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-09-11 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种激光雷达 |
| CN103522430A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-22 | 苏州斯尔特微电子有限公司 | 一种多工位蓝宝石切割机控制系统 |
| CN106256470A (zh) * | 2015-06-18 | 2016-12-28 | 株式会社迪思科 | 多线切割机 |
| CN106338616A (zh) * | 2016-08-02 | 2017-01-18 | 南京理工大学 | 光纤阵列空间滤波测速系统 |
| CN108312371A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-24 | 西安理工大学 | 一种线锯切割过程的闭环速度控制系统及控制方法 |
-
2019
- 2019-04-24 CN CN201910333677.XA patent/CN110039671B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1808113A (zh) * | 2005-01-21 | 2006-07-26 | 宝山钢铁股份有限公司 | 一种利用超声波检测轧辊内部缺陷的方法 |
| CN201736356U (zh) * | 2010-05-25 | 2011-02-09 | 嘉兴海盛电子有限公司 | 一种可测速切割机 |
| JP2013078807A (ja) * | 2011-09-20 | 2013-05-02 | Sharp Corp | ワイヤソー装置およびワーク切断方法、ウエハの製造方法 |
| CN202685120U (zh) * | 2011-10-28 | 2013-01-23 | 应用材料瑞士股份有限公司 | 线锯控制系统和线锯 |
| CN103293531A (zh) * | 2013-05-23 | 2013-09-11 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种激光雷达 |
| CN103522430A (zh) * | 2013-10-14 | 2014-01-22 | 苏州斯尔特微电子有限公司 | 一种多工位蓝宝石切割机控制系统 |
| CN106256470A (zh) * | 2015-06-18 | 2016-12-28 | 株式会社迪思科 | 多线切割机 |
| CN106338616A (zh) * | 2016-08-02 | 2017-01-18 | 南京理工大学 | 光纤阵列空间滤波测速系统 |
| CN108312371A (zh) * | 2018-01-16 | 2018-07-24 | 西安理工大学 | 一种线锯切割过程的闭环速度控制系统及控制方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110435027A (zh) * | 2019-08-13 | 2019-11-12 | 宇晶机器（长沙）有限公司 | 一种基于无级变速的多线切割机工作台进给方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110039671B (zh) | 2021-01-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105684598B (zh) | 甘蔗切种装置 | |
| CN108943451B (zh) | 一种半导体级单晶硅晶棒定向测试系统 | |
| CN110039671A (zh) | 一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统 | |
| CN104849190B (zh) | 基于真有效值检测的颗粒物浓度传感器 | |
| CN103528624A (zh) | 光纤式受电弓综合在线实时检测与控制系统 | |
| CN107544565A (zh) | 一种取料机取料流量控制方法及取料流量控制系统 | |
| CN202428570U (zh) | 带有线弓探测器的多线切割机 | |
| CN201784835U (zh) | 具有计数功能的产品传输带 | |
| CN106115366A (zh) | 一种用于金刚石切割线制备的恒张力维持装置 | |
| CN105355578A (zh) | 一种太阳能硅片线痕检测装置 | |
| CN103084927B (zh) | 一种在线测量系统及其在线测量方法 | |
| CN110814513A (zh) | 超声波焊接过程控制及品质监控装置和方法 | |
| CN111504868B (zh) | 一种基于大数据的建筑施工扬尘监测系统 | |
| CN204661540U (zh) | 一种玻璃横切机切割尺寸的控制装置 | |
| CN106169093B (zh) | 基于机器视觉的运动物体的高速计数装置与方法 | |
| CN205981158U (zh) | 胶条裁断长度检测装置 | |
| CN102922387A (zh) | 瓷砖磨边装置 | |
| CN105318861A (zh) | 融合振动的杆塔倾角测量的数据处理方法 | |
| CN204535817U (zh) | 一种基于x射线的容器液位在线检测设备 | |
| CN106217435B (zh) | 瓦楞纸生产设备及一体化废边切断吸废装置、方法 | |
| CN206029984U (zh) | 瓦楞纸生产设备及一体化废边切断吸废装置 | |
| CN209768157U (zh) | 一种植物芽节定位装置 | |
| CN204124443U (zh) | 一种具有计数功能的卷管机 | |
| CN207494781U (zh) | 激光源加工系统 | |
| CN209502839U (zh) | 一种移载切脚设备 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20211117 Address after: 413000 No. 341, MALIANG North Road, Changchun Economic Development Zone, Yiyang City, Hunan Province Patentee after: HUNAN YUJING MACHINE INDUSTRIAL Co.,Ltd. Address before: Room 101, building E-2, luguyuyuan, 27 Wenxuan Road, Changsha hi tech Development Zone, Changsha City, Hunan Province, 410000 Patentee before: YUJING MACHINE (CHANGSHA) Co.,Ltd. |
|
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Application publication date: 20190723 Assignee: Hunan Yiyuan New Material Technology Co.,Ltd. Assignor: HUNAN YUJING MACHINE INDUSTRIAL Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980050763 Denomination of invention: A Robust Multi wire Cutting Machine Wire Speed Control System Granted publication date: 20210122 License type: Common License Record date: 20231213 |
|
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |