CN111531953A - 一种压机送料机构的控制方法和运动控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供了一种压机送料机构的控制方法和运动控制装置。该方法包括：获取压机的运动测量值；根据运动测量值确定送料机构的目标运动参数值；及对送料机构进行至少两次调整，以使送料机构的运动参数值达到目标运动参数值。通过对送料机构进行至少两次调整来达到目标运动参数值，可以在压机速度发生抖动时，使送料系统仍然保持较平稳的运行，保障生产的顺利和安全。

Description

一种压机送料机构的控制方法和运动控制装置

技术领域

本申请涉及自动控制领域，特别是一种压机送料机构的控制方法和运动控制装置。

背景技术

在压机的同步送料系统中，送料机构需要跟随压机进行凸轮运动，实现上料、下料。在压机运行过程中，由于飞轮和压机主电机的惯量匹配悬殊，机械摩擦及冲压变形可能造成飞轮速度下降，如不能及时由电机补充，就会造成速度的跳变，也称为振动。这就会导致跟随的送料系统的速度发生振动。振动过大时，会导致驱动电机报错，严重的情况下可能导致机械机构的损伤。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提出了一种压机送料机构的方法和运动控制装置，使送料机构不受压机速度抖动的影响，能够平稳运行并与压机保持同步。

本申请实施例提供一种压机送料机构的控制方法，可以包括：

获取压机的运动测量值；

根据运动测量值确定送料机构的目标运动参数值；及

在当前调整周期内，对送料机构进行至少两次调整，以使送料机构的运动参数值达到目标运动参数值。

本申请实施例还提供一种压机送料机构的运动控制装置，可以包括：

数据采集模块，用于获取压机的运动测量值；

目标确定模块，用于根据运动测量值确定送料机构的目标运动参数值；

调整模块，用于在当前调整周期内，对送料机构进行至少两次调整，以使送料机构的运动参数值达到目标运动参数值。

可见，通过对送料机构进行至少两次调整来达到目标运动参数值，可以在压机速度发生抖动时，使送料系统仍然保持较平稳的运行，保障生产的顺利和安全。

一些实施例中，根据运动测量值确定送料机构的目标运动参数值时，可以根据送料机构的电子凸轮的主轴的位置与运动测量值中压机偏心轮的位置的偏差、以及运动测量值中压机偏心轮的速度，确定主轴的目标速度作为目标运动参数值。

这样，根据送料机构与压机的位置偏差以及压机的速度来调整送料机构的运动参数，可以减小送料机构与压机的同步偏差，保障送料机构与压机的同步协作顺利进行。

一些实施例中，确定主轴的目标速度时，可以利用预设的偏差纠正算法、及主轴的位置与压机偏心轮的位置的偏差计算主轴的速度调节量；并将压机偏心轮的速度和速度调节量之和确定为目标速度。

这样，可以根据需求选择合适的偏差纠正算法，将送料机构15主轴与压机10运行状态的偏差控制在较小的范围内，使送料机构15的调整更舒缓，运行更平稳。

一些实施例中，对送料机构进行至少两次调整时，可以在送料机构的运动参数的当前值和目标运动参数值之间确定至少一个过渡值，其中，至少一个过渡值和目标运动参数值从小到大排列时，相邻值之差不大于预设的调整阈值；并按照至少一个过渡值和目标运动参数值从小到大的顺序，依次将运行参数的值调整为至少一个过渡值和目标运动参数值中的各值。

可见，对送料机构进行分段调整，且每次调整不大于阈值，可以避免调整量超过电机驱动器的调整能力，保障生产安全。

一些实施例中，确定至少一个过渡值时，可以利用预设的运动规划算法，在当前值和目标运动参数值之间确定一条平滑曲线；在平滑曲线上等间隔地选取至少一个过渡值。

这样，通过规划过渡曲线并等间隔地在曲线上选取过渡值，可以使得送料机构平滑地与压机达到同步，保障生产的顺利进行。

一些实施例中，依次将运行参数的值调整为至少一个过渡值和目标运动参数值中的各值时，可以依次将送料机构的电子凸轮主轴的速度设定为至少一个过渡值和目标运动参数值从小到大排列的各值；每次调整后，根据主轴的速度调整送料机构的电机的转速。

这样，通过对送料机构的电子凸轮主轴的速度进行平滑调整，可以使得送料机构的调整平滑地进行，使送料机构的运行更平稳，减少抖动。

各实施例还提供一种计算机可读存储介质，存储有计算机可读指令，可以使一个或多个处理器执行以实现各实施例的方法。

附图说明

下面将通过参照附图详细描述本发明的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本发明的上述及其它特征和优点，附图中：

图1为本申请实施例的系统的示意图。

图2为本申请实施例的一种运动控制装置的示意图。

图3为本申请实施例的一种压机送料机构的控制方法的流程图。

图4为本申请实施例的一种压机送料机构的控制方法的流程图。

图5为本申请实施例的控制工艺的示意图。

其中，附图标记如下：

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明进一步详细说明。

图1为本申请实施例的系统的示意图。如图1所示，该系统包括压机10、送料机构15和运动控制装置20。压机10，是用于压力成型的设备。送料机构15是与压机10配合，用于上料、下料的设备。运动控制装置20控制送料机构15的运行状态，使其与压机10配合完成加工工序。

目前，送料机构的工艺架构中，送料机构的电子凸轮的主轴与压机的偏心轮进行绝对齿轮同步。也即，通过传感器测量得到的压机偏心轮的位置和速度直接赋值给电子凸轮的主轴，从而对送料机构的机械组件的运动进行调整。压机运行过程中速度发生振动时，送料机构会跟随发生速度的抖动，甚至发生驱动电机报错或机械损伤。

本申请实施例提供了一种压机送料机构的控制方法，使送料机构在能够满足与压机正常配合的前提下，减少振动，平稳运行。图2是本申请实施例的一种运动控制装置20的示意图。如图2所示，运动控制装置20可以包括数据采集模块24、目标确定模块25和调整模块27。其中，数据采集模块24可以获取压机10的运动测量值。目标确定模块25可以确定送料机构15的目标运动参数值。调整模块27可以对送料机构15进行至少两次调整，以使送料机构15的运动参数值达到目标运动参数值。

运动控制装置20可以由专用的硬件实现，例如可编程逻辑电路，等。一些实施例中，运动控制装置20可以由处理器执行机器指令来实现。例如，如图2所示，运动控制装置20可以包括处理器21、通信接口23，以及存储器22。存储器22中存储有机器可读指令，例如，数据采集模块24、目标确定模块25和调整模块26对应的机器可读指令，可以使处理器21执行，以实现这些模块的功能。处理器21可以是专用的或者通用的处理芯片。通信接口23用于将控制指令提供给被控设备，例如送料机构30。例如，处理器21可以是数字信号处理(DSP)芯片或现场可编辑逻辑门阵列(FPGA)，存储器22可以由处理器21中的存储空间实现，通信接口23可以是外设部件互连标准(PCI)总线。这时，运动控制装置20可以以插卡形式嵌入PC机。又例如，运动控制装置20也可以由通用处理器和操作系统执行计算机可读指令来实现。

各实施例中，运动控制装置20执行的压机送料机构的控制方法可以如图3所示，该方法30包括以下步骤。

步骤S31，获取压机10的运动测量值。

运动控制装置20可以利用安装在压机10的运动部件上的传感器获取压机10的运动测量值。

压机10的运动测量值可以包括一个或复数个参数的测量值。例如，运动测量值可以包括压机10的偏心轴或偏心轮的参数值，例如角度位置、旋转速度的值，等。

步骤S32，根据运动测量值确定送料机构15的目标运动参数值。

送料机构15的运动参数可以是用于控制送料机构15的机械运动的参数。例如，运动参数可以是送料机构15的电子凸轮的参数、送料轴的参数、驱动电机的参数，等。

步骤S33，在当前调整周期内，对送料机构15进行至少两次调整，以使送料机构15的运动参数值达到目标运动参数值。

在系统的运行过程中，需要间歇性地对送料机构15进行调整，使其与压机10能够紧密配合。在周期性地调整方案中，当检测到送料机构15与压机10的运行状态存在差异时，就需要计算当前调整周期的目标运动参数值，并在当前调整周期内对送料机构15的运动参数进行调整，以减少送料机构15与压机10的运行状态的偏差。因此，这种调整是动态、多次进行的，使得送料机构15与压机10的运行状态差异保持在较小的范围内，以达到状态差异不影响正常的配合和运转的目的。调整周期可以根据需要设置，例如3ms，4ms，等。

需要注意的是，可以仅在压机振动幅度较大时采用各实施例的方法。例如，可以为送料机构15预设调整阈值。当目标运动参数值与当前运动参数值之差大于调整阈值时，采用各实施例的方法通过多次调整来达到目标运动参数值。当目标运动参数值与当前运动参数值之差不大于调整阈值时，可以直接调整到目标运动参数值。

可见，相比常规调整方案中每个调整周期内进行一步到位的调整，本申请实施例在一个调整周期内，通过对送料机构15进行至少两次调整来达到目标运动参数值，可以在压机10发生抖动时，使送料系统仍然保持较平稳的运行，保障生产的顺利和安全。

为了实现送料机构15与压机10的跟随和配合，需要使送料机构15的运动速度与压机10的当前运动速度一致，同时，还需要对送料机构15进行额外的运动调整，以弥补当前与压机10的运动参数的偏差。一些实施例中，在运动控制装置20中建立送料机构的电子凸轮，利用电子凸轮的主轴与压机10的偏心轮同步。这里的同步可以包括速度接近，以及角度位置接近。此时，步骤S32中，目标确定模块25可以根据送料机构15的电子凸轮的主轴的位置与运动测量值中压机10偏心轮的位置的偏差、以及运动测量值中压机10偏心轮的速度，确定主轴的目标速度作为目标运动参数值。

这样，根据送料机构15与压机10的位置偏差以及压机10的速度来调整送料机构15的运动参数，可以减小送料机构15与压机10的同步偏差，保障送料机构15与压机10的同步协作顺利进行。

一些实施例中，确定主轴的目标速度时，可以将主轴的位置与压机10偏心轮的位置的偏差换算为主轴的速度调节量，将压机10偏心轮的速度和速度调节量之和确定为目标速度。例如，可以根据主轴的位置与压机10偏心轮的位置的偏差计算出弥补上述位置差所需的速度调节量，加上偏心轮的速度得到目标速度值，从而使送料机构20在当前调整周期内与压机的速度同步，并弥补上述位置偏差。

另一些实施例中，确定主轴的目标速度时，可以利用预设的偏差纠正算法、及主轴的位置与压机10偏心轮的位置的偏差计算主轴的速度调节量；并将压机10偏心轮的速度和速度调节量之和确定为目标速度，从而实现较舒缓的调节。偏差纠正算法可以根据需要进行设计。例如，可以将主轴的位置与压机10偏心轮的位置之差与预设因子的乘积作为速度调节量。又例如，可以将主轴的位置与压机10偏心轮的位置之差的时间变化率与预设数值的乘积作为速度调节量。又例如，还可以将主轴的位置与压机10偏心轮的位置之差的时间累计值与预设数值的乘积作为速度调节量。以上仅为举例，这里不再一一列举。

这样，可以根据需求选择合适的偏差纠正算法，将送料机构15主轴与压机10运行状态的偏差控制在较小的范围内，使送料机构15的调整更舒缓，运行更平稳。

步骤S33可以由调整模块26执行。如图2所示，调整模块26可以包括平滑单元27和执行单元28。一些实施例中，对送料机构15进行至少两次调整时，平滑单元27可以在送料机构15的运动参数的当前值和目标运动参数值之间确定至少一个过渡值，其中，至少一个过渡值和目标运动参数值从小到大排列时，相邻值之差不大于预设的调整阈值。执行单元28可以按照至少一个过渡值和目标运动参数值从小到大的顺序，依次将运行参数的值调整为至少一个过渡值和目标运动参数值中的各值。可见，对送料机构15进行分段调整，且每次调整不大于阈值，可以避免调整量超过电机驱动器的调整能力，保障生产安全。

例如，平滑单元27可以利用预设的运动规划算法，在当前值和目标运动参数值之间确定一条平滑曲线；在平滑曲线上等间隔地选取至少一个过渡值。这样，通过规划过渡曲线并等间隔地在曲线上选取过渡值，可以使得送料机构15平滑地与压机10达到同步，保障生产的顺利进行。

得到至少一个过渡值后，执行单元28可以依次将送料机构15的电子凸轮主轴的速度设定为至少一个过渡值和目标运动参数值从小到大排列的各值；每次调整后，根据主轴的速度调整送料机构15的电机的转速。

这样，通过对送料机构15的电子凸轮主轴的速度进行平滑调整，可以使得送料机构15的调整平滑地进行，使送料机构15的运行更平稳，减少抖动。

下面以采用电子凸轮进行同步的运动控制装置20为例，描述一个调整方案示例，以帮助理解。图4为本申请实施例的压机送料机构的控制方法的流程图。图5为本申请实施例的控制工艺的示意图。如图4和图5所示，该方法可以包括以下步骤。

步骤S41，压机启动前，从设置在压机10的偏心轮或偏心轴上的编码器获得压机偏心轮的运动测量值51。

由于此时压机静止，运动测量值中，速度为0，角度位置为编码器静止处对应的角度位置。

步骤S42，根据运动测量值51进行初始化。

该步骤中，可以获取预先规划的送料机构15电子凸轮的凸轮曲线，创建主轴53、过渡轴52、X轴55、Y轴56和Z轴57，并建立X轴55、Y轴56、Z轴57与主轴53的凸轮同步。将送料机构15的X、Y、Z三个方向上的实轴与X轴55、Y轴56、Z轴57建立齿轮同步。至此，准备工作完成。

步骤S43，压机启动后，偏心轮转动，实时获得编码器的运动测量值51。

步骤S44，在一个调整周期，补偿模块54从运动测量值51获得编码器的位置，从过渡轴52获取过渡轴的当前位置，计算速度调节量，并提供给过渡轴52。

补偿模块54可以采用预设的偏差纠正算法来获得速度调节量。例如，将编码器位置与过渡轴位置之差与预设因子的乘积作为速度调节量。目标速度值为编码器的速度与速度调节量之和。当过渡轴的位置与编码器位置相比超前时，速度调节量为负值；当过渡轴的位置与编码器位置相比落后时，速度调节量为正值。

步骤S45，过渡轴52从运动测量值51获得编码器的速度以及来自补偿模块54的速度调节量，调用预设的运动规划算法，得到速度调整阶梯值。

这里，速度调整阶梯值可以包括一个值或者复数个值。当速度调整阶梯值仅有一个值时，该值为目标速度，即编码器的速度与速度调节量之和。当速度调整阶梯值有复数个值时，则复数个速度调整阶梯值包括从小到大排列的至少一个过渡值和目标速度。

步骤S46，过渡轴52按照速度调整阶梯值从小到大的顺序，依次采用各个速度调整阶梯值与主轴53建立齿轮同步，继而使得主轴53与X轴55、Y轴56、Z轴57进行凸轮同步，最终使得送料机构15的X、Y、Z三个方向上的实轴与X轴55、Y轴56、Z轴57齿轮同步，从而调整送料机构15的运动参数，使送料机构与压机保持顺畅配合，同时运行平稳。

各例中，各模块可以由专门的硬件或执行机器可读指令的硬件实现。例如，硬件可以为专门设计的永久性电路或逻辑器件(如专用处理器，如FPGA或ASIC)用于完成特定的操作。硬件也可以包括由软件临时配置的可编程逻辑器件或电路(如包括通用处理器或其它可编程处理器)用于执行特定操作。

图中的各模块对应的机器可读指令可以使计算机上操作的操作系统等来完成这里描述的部分或者全部操作。非易失性计算机可读存储介质可以是插入计算机内的扩展板中所设置的存储器中或者写到与计算机相连接的扩展单元中设置的存储器。安装在扩展板或者扩展单元上的CPU等可以根据指令执行部分和全部实际操作。

非易失性计算机可读存储介质包括软盘、硬盘、磁光盘、光盘(如CD-ROM、CD-R、CD-RW、DVD-ROM、DVD-RAM、DVD-RW、DVD+RW)、磁带、非易失性存储卡和ROM。可选择地，可以由通信网络从服务器计算机上下载程序代码。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种压机送料机构的控制方法，其特征在于，包括：

获取压机的运动测量值；

根据所述运动测量值确定送料机构的目标运动参数值；及

对所述送料机构进行至少两次调整，以使所述送料机构的运动参数值达到所述目标运动参数值。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，根据所述运动测量值确定送料机构的目标运动参数值包括：

根据所述送料机构的电子凸轮的主轴的位置与所述运动测量值中压机偏心轮的位置的偏差、以及所述运动测量值中所述压机偏心轮的速度，确定所述主轴的目标速度作为所述目标运动参数值。

3.根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于，确定所述主轴的目标速度包括：

利用预设的偏差纠正算法、及所述主轴的位置与所述压机偏心轮的位置的偏差计算所述主轴的速度调节量；及

将所述压机偏心轮的速度和所述速度调节量之和确定为所述目标速度。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，对所述送料机构进行至少两次调整包括：

在所述送料机构的运动参数的当前值和所述目标运动参数值之间确定至少一个过渡值，其中，所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值从小到大排列时，相邻值之差不大于预设的调整阈值；及

按照所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值从小到大的顺序，依次将所述运行参数的值调整为所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值中的各值。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，在所述送料机构的运动参数的当前值和所述目标运动参数值之间确定至少一个过渡值包括：

利用预设的运动规划算法，在所述当前值和所述目标运动参数值之间确定一条平滑曲线；及

在所述平滑曲线上等间隔地选取所述至少一个过渡值。

6.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于，依次将所述运行参数的值调整为所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值中的各值包括：

依次将所述送料机构的电子凸轮主轴的速度设定为所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值从小到大排列的各值；及

每次调整后，根据所述主轴的速度调整所述送料机构的电机的转速。

7.一种压机送料机构的运动控制装置，其特征在于，包括：

数据采集模块，用于获取压机的运动测量值；

目标确定模块，用于根据所述运动测量值确定送料机构的目标运动参数值；及

调整模块，用于对所述送料机构进行至少两次调整，以使所述送料机构的运动参数值达到所述目标运动参数值。

8.根据权利要求7所述的运动控制装置，其特征在于，所述调整模块包括：

平滑单元，用于在所述送料机构的运动参数的当前值和所述目标运动参数值之间确定至少一个过渡值，其中，所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值从小到大排列时，相邻值之差不大于预设的调整阈值；及

执行单元，用于按照所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值从小到大的顺序，依次将所述运行参数的值调整为所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值中的各值。

9.根据权利要求8所述的运动控制装置，其特征在于，所述平滑单元用于，

利用预设的运动规划算法，在所述当前值和所述目标运动参数值之间确定一条平滑曲线；

在所述平滑曲线上等间隔地选取所述至少一个过渡值。

10.根据权利要求8所述的运动控制装置，其特征在于，所述执行单元用于，

依次将所述送料机构的电子凸轮的主轴的速度设定为所述至少一个过渡值和所述目标运动参数值从小到大排列的各值；

每次调整后，根据所述主轴的速度调整所述送料机构的电机的转速。

11.一种计算机可读存储介质，存储有计算机可读指令，其特征在于，所述指令可以使一个或多个处理器执行，用于实现根据权利要求1-6中任一权利要求所述的方法。

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