CN111559113A - 一种多序压机控制方法和运动控制装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种多序压机控制方法和运动控制装置。针对冲压线上的首序压机(31)和至少一个次序压机(32～3n)中的每个压机(31～3n)，设置动态的参考位置，参考位置随时间变化并表示当前时间压机(31～3n)的偏心轮的理想位置；及根据压机(31～3n)的实际位置和参考位置调节压机(31～3n)的运行状态，以减小所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置之间的偏差。本申请实施例的方法通过为首序压机(31)和次序压机(32～3n)分别设置参考位置，能够通过不断调整，使得各压机(31～3n)的运行位置接近理想位置，保证冲压线的平稳运行。

Description

一种多序压机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，特别是一种多序压机控制方法和运动控制装置。

背景技术

对于多台压机组成的大型同步冲压线，要求所使用的各工位在连续工作的情况下，压机间保持设定的位置差，保证安全高效的上下料。压机在离合器吸合运行过程中电机是速度控制模式，没有位置环，所以无法按照通常意义上的齿轮同步来保证位置上的相位差。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例提出了一种多序压机控制方法和运动控制装置，使压机间的位置差能够满足正常协作的需要，保证冲压线的平稳运行。

本申请实施例提供一种多序压机控制方法，可以包括：

针对冲压线上的首序压机和至少一个次序压机中的每个压机，

设置动态的参考位置，参考位置随时间变化并表示当前时间压机的偏心轮的理想位置；及

根据压机的实际位置和参考位置调节压机的运行状态，以减小所述压机的实际位置和所述参考位置之间的偏差。

本申请实施例还提供一种多序压机的运动控制装置，可以包括：

参考设定模块，用于为冲压线上的首序压机和至少一个次序压机中的每个压机，设置动态的参考位置，参考位置随时间变化，表示当前时间压机的偏心轮的理想位置；及

调整模块，用于针对每个压机，根据压机的实际位置和参考位置调节压机的运行状态，以减小所述压机的实际位置和所述参考位置之间的偏差。

可见，本申请实施例的方法通过为首序压机和次序压机分别设置参考位置，能够通过不断调整，使得各压机的运行位置接近理想位置，保证冲压线的平稳运行。

各实施例中，设置动态的参考位置时，可以确定首序压机的参考位置的初始值；对每个次序压机，利用该初始值和次序压机与首序压机之间的预设的相位差确定次序压机的参考位置的初始值；及在各初始值的基础上，利用预设的运行速度对每个压机的参考位置进行周期性地更新。

这样，各压机的参考位置均以首序压机的参考位置为基准，并以系统设定的运行速度对各个参考位置进行更新，能够保证压机之间的相位差，且设置方式简单。

各实施例中，确定首序压机的参考位置的初始值时，可以将首序压机启动前的偏心轮的角度位置确定为首序压机的参考位置的初始值。

这样，首序压机启动时就自然地与其参考位置同步，减少为了与其参考位置同步而进行的调整，使冲压线开工时就立即进入平稳工作状态。

各实施例中，调节压机的位置时，可以根据压机的实际位置和参考位置确定压机的速度调节量；及，根据速度调节量调节压机的速度。

这样，可以根据压机的实际位置和参考位置调整压机的速度，从而使压机的实际位置逐渐靠近参考位置，保证冲压线的平稳运行。

各实施例中，根据压机的实际位置和参考位置确定压机的速度调节量时，可以根据压机的实际位置和参考位置之差和预设的偏差纠正算法确定该速度调节量。

这样，可以根据需求选择合适的偏差纠正算法，使得压机的实际位置与参考位置逐渐同步，使冲压线的运行更加平稳。

各实施例中，根据速度调节量调节压机的位置时，可以根据速度调节量和预设的运行速度确定压机的设定速度，并控制压机以设定速度运行。

这样，通过将速度调节量叠加到压机的预设运行速度上，能够使调节过程更平稳。

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为本申请实施例的多序冲压线的示意图。

图2为本申请实施例的一种运动控制装置的示意图。

图3为本申请实施例的多序压机控制方法的流程图。

图4A-4D为本申请实施例的参考位置与实际位置的几个例子的示意图。

图5为本申请实施例的多序压机控制方法的流程图。

图6为本申请实施例中6序冲压线的压机P1～P6的虚轴位置图。

图7为图6的例子中压机P1和P2的参考位置和实际位置的示意图。

其中，附图标记如下：

序号	含义
		10	多序冲压线
31、32、3n	压机
		20	运动控制装置
25	参考设定模块
		26	调整模块
21	处理器
		22	存储器
23	通信接口
		27	调节量确定单元
28	运行调整单元
		30、50	方法
S31、S32、S51～S55	步骤
		41	参考位置
42	实际位置

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为本申请实施例的多序冲压线10的示意图。如图1所示，多序冲压线10包括运动控制装置20和多个压机31,32,…3n。压机31,32,…3n，是用于压力成型的设备，在多序冲压线10中分别用于执行不同的工序。运动控制装置20是控制压机31,32,…3n的运行状态的设备。这里，运行状态可以包括压机的机械运动部件的运行参数值，例如位置、速度、加速度、转矩或力，等。

大型冲压线，通常由多台压机组成，例如4序冲压线、6序冲压线，等。同步冲压线要求所使用的工位在连续工作的情况下，保证压机间偏心轮角度具有预设的相位差。例如，送料机构控制器根据模具的不同，即开合模角度的不同，及机械手的运动性能，来生成压机间的相位差的设定值，保证安全高效的上下料。一些控制方法通过传感器获得各个压机的偏心轮的实际角度位置，求得各次序压机与首序压机的实际角度位置的相位差，并与相位差的设定值进行比较，来对次序压机的工作状态进行调整。当冲压线的工序数量较多时，首序压机与一些次序压机(例如末尾压机)间的设定相位差较大。在这种情况下，由于传感器检测到的角度位置只有0～359度，如果使用首序压机与次序压机间的实际位置偏差值作为调节依据，很容易误判，导致冲压线无法正常工作。例如，首序压机和次序压机的实际角度位置分别为60度和50度。假设该次序压机与首序压机的相位差的设定值为350度，控制机制可能会判断次序压机的相位比首序压机延迟了10度，需要减慢该次序压机的运转速度，使其接近设定的相位差350度。但是实际情况可能是，次序压机的相位比首序压机延迟了370度，需要加快该次序压机的运转速度，使其接近设定的相位差350度。可见，类似的情况下可能会产生截然相反的控制方式，这是不允许发生的。

本申请实施例提出了一种多序压机的控制方法，使压机间的位置差能够满足正常协作的需要，保证冲压线的平稳运行。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可以包括参考设定模块25和调整模块26。参考设定模块25可以执行各实施例中为压机设置动态的参考位置的步骤。调整模块26可以执行各实施例中根据压机的实际位置和参考位置调节压机的运行状态的步骤。

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，参考设定模块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，以实现参考设定模块25和调整模块26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，例如压机31,32,…3n。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执行的多序压机控制方法可以如图3所示，该方法30包括以下步骤。

步骤S31，针对冲压线上的首序压机和至少一个次序压机中的每个压机，设置动态的参考位置。其中，参考位置随时间变化并表示当前时间压机的偏心轮的理想位置。

首序压机是冲压线上执行第一道工序的压机，其余压机这里称为次序压机。

参考位置是运动控制装置20维护的一个动态数值，表示压机的偏心轮的理想位置，如角度位置。不同压机的参考位置之间的相位差为为了保证各压机及送料机构的协作而需要的相位差。

步骤S32，针对每个压机，根据压机的实际位置和参考位置调节压机的运行状态，以减小所述压机的实际位置和所述参考位置之间的偏差。

可见，本申请实施例的方法通过为首序压机和次序压机分别设置参考位置，能够通过不断调整，使得各压机的运行位置接近理想位置，保证冲压线的平稳运行。

各实施例中，上述步骤S31可以由参考设定模块25执行。例如，设置动态的参考位置时，参考设定模块25可以确定首序压机的参考位置的初始值；对每个次序压机，利用该初始值和次序压机与首序压机之间的预设的相位差确定次序压机的参考位置的初始值；及在各初始值的基础上，利用预设的运行速度对每个压机的参考位置进行周期性地更新。

次序压机的参考位置的初始值可以设置为，首序压机的参考位置的初始值与该次序压机与首序压机相位差的设定值。

每隔预设的时间周期T，可以在压机的当前的参考位置上，累加压机在该时间周期T内的位置变化量，得到更新后的参考位置。压机在该时间周期T内的位置变化量可以通过计算预设运行速度与时间周期T之积获得。时间周期T的值可以根据需要设置，例如，可以为2ms，4ms，等。

这样，各压机的参考位置均以首序压机的参考位置为基准，并以系统设定的运行速度对各个参考位置进行更新，能够保证压机之间的相位差，且设置方式简单。

各实施例中，确定首序压机的参考位置的初始值时，可以将首序压机启动前的偏心轮的角度位置确定为首序压机的参考位置的初始值。例如，在启动首序压机前，获得首序压机在静态情况下，偏心轮的角度位置，作为其参考位置的初始值。也即，使得参考位置的初始值与首序压机启动时的初始位置对齐。

这样，首序压机启动时就自然地与其参考位置同步，减少为了与其参考位置同步而进行的调整，使冲压线开工时就立即进入平稳工作状态。

各实施例中，上述步骤S31可以由调整模块26执行。如图2所示，调整模块26可以包括调节量确定单元27和运行调整单元28。调节量确定单元27可以根据压机的实际位置和参考位置确定压机的速度调节量。运行调整单元28可以根据速度调节量调节压机的速度。这样，可以根据压机的实际位置和参考位置调整压机的速度，从而使压机的实际位置逐渐靠近参考位置，保证冲压线的平稳运行。

由于压机实际位置与自身的参考位置的误差不会太大，可以容易地通过设置偏差的阈值来判断调整的方向。这里以偏差为参考位置减去实际位置所得的差为例进行说明。例如，当压机的偏心轮的参考位置与实际位置的偏差的绝对值小于或等于预设阈值时，偏差的值不需要校正。当压机的偏心轮的参考位置与实际位置的偏差的绝对值大于预设阈值时，可以对偏差的值进行校正。例如，偏差为正数，则用偏差减去360度，得到校正后的偏差；偏差为负数，则用偏差加上360度，得到校正后的偏差。预设阈值可以根据实际需要(例如设备的硬件条件、工序的精度要求等)设定，例如20度、60度、90度，等。

将偏差处理为绝对值不大于阈值的值后，可以根据该值来判断压机的运转情况和调整方向。例如，偏差为正数说明压机运转偏慢，则可以通过加快该压机的运转速度，来减小位置的偏差；当偏差为负数说明压机运转偏快，则可以通过降低该压机的速度，来减小位置的偏差。说明压机运转偏慢，则可以通过加快该压机的运转速度，来减小位置的偏差；当偏差为负数说明压机运转偏快，则可以通过降低该压机的速度，来减小位置的偏差。

图4A-4D为本申请实施例的参考位置与实际位置的几个例子的示意图。这几个例子中，假设预设阈值为30度。

图4A中，压机的参考位置41与实际位置42分别为350度和345度。参考位置与实际位置的偏差为350度-345度＝5度，绝对值为5度，小于阈值30度，则偏差不需要校正，可以直接用于后续确定速度调整量。

图4B中，压机的参考位置41与实际位置42分别为345度和350度。参考位置与实际位置的偏差为345度-350度＝-5度，绝对值为5度，小于阈值30度，则偏差不需要校正，可以直接用于后续确定速度调整量。

图4C中，压机的参考位置41与实际位置42分别为5度和350度。参考位置与实际位置的偏差为5度-350度＝-345度，绝对值为345度，大于阈值30度，则需要校正偏差。偏差为负数，则将偏差校正为-345度+360度＝15度，用于后续确定速度调整量。

图4D中，压机的参考位置41与实际位置42分别为350度和5度。参考位置与实际位置的偏差为350度-5度＝345度，绝对值为345度，大于阈值30度，则需要校正偏差。偏差为正数，则将偏差校正为345度-360度＝-15度，用于后续确定速度调整量。

可见，通过利用压机实际位置与自身的参考位置的误差不会太大的情况，通过设置偏差的阈值，并利用偏差的绝对值来对偏差进行校正，可以容易地判断出压机所需的调整方向。

一些实施例中，根据压机的实际位置和参考位置确定压机的速度调节量时，可以根据压机的实际位置和参考位置之差换算出压机的速度调节量。例如，可以根据实际位置和参考位置的相位差、压机的速度、以及调节时间周期T来换算出弥补上述相位差所需的速度调节量，从而使压机在下一个时间周期T内弥补上述相位差。

另一些实施例中，可以根据压机的实际位置和参考位置之差和预设的偏差纠正算法确定该速度调节量，以实现较舒缓的调节。偏差纠正算法可以根据需要进行设计。例如，可以将实际位置和参考位置之差与预设因子的乘积作为压机的速度调节量。又例如，可以将实际位置和参考位置之差的时间变化率与预设数值的乘积作为压机的速度调节量。又例如，还可以将实际位置和参考位置之差的时间累计值与预设数值的乘积作为压机的速度调节量。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，使得压机的实际位置与参考位置逐渐同步，使冲压线的运行更加平稳。

各实施例中，根据速度调节量调节压机的位置时，可以根据速度调节量和预设的运行速度确定压机的设定速度，并控制压机以设定速度运行。

这样，通过将速度调节量叠加到压机的预设运行速度上，能够使调节过程更平稳。

下面举一个例子来对各实施例的控制方法进行说明，以帮助理解。图5为本申请实施例的多序压机控制方法的流程图。如图5所示，该方法50可以包括以下步骤。

步骤S51，启动信号的上升沿触发程序，为各压机设置参考位置的初始值。

例如，可以进行以下设置，Pn的参考位置的初始值＝P1的实际角度-Pn与P1的预设相位差。其中，Pn表示第n个工位的压机，其中，P1为首序压机。

为压机设置参考位置，可以通过在控制装置中，为压机建立一个虚轴来实现。虚轴为虚拟的运动轴，用于实现电子齿轮或电子凸轮功能。

步骤S52，针对每个压机，在首序压机虚轴运行到该压机对应的偏差位置前的预设时长内，闭合该压机的离合器。

压机对应的偏差位置是指，首序压机与该压机的相位差的设定值对应的角度位置。例如，P2与P1的设定的相位差为70度，则首序压机的虚轴的70度的位置，为该压机对应的偏差位置。

步骤S53，按预先设定的时间周期执行各压机的参考位置的更新。

例如，更新后的Pn的参考位置＝Pn压机的当前参考位置+冲压线的预设运行速度*时间周期T。

步骤S54，根据各压机的参考位置和实际位置，确定各压机的速度调节量。

例如，Pn的速度调节量＝(Pn压机的参考位置-Pn压机的实际位置)*PGain。其中，PGain为预设的因子。一些例子中，PGain的值为0到1之间的数。

步骤S55，根据每个压机对应的速度调节量确定该压机的设定速度，并控制该压机以该设定速度运行。

例如，Pn的设定速度＝冲压线的预设运行速度+Pn的速度调节量。

图6为本申请实施例中6序冲压线的压机P1～P6的虚轴位置图。

如图6所示，在时间t0启动信号的上升沿触发程序。P1与P2的预设相位差为70度，P2与P3的预设相位差为74.5度，P3与P4的预设相位差为80度，P4与P5的预设相位差为85度，P5与P6的预设相位差为90度。在时间t1时，P1的虚轴位置(即参考位置)为267度，P2的虚轴位置为197度，P3的虚轴位置为122.5度，P4的虚轴位置为42.5度，P5的虚轴位置为317.5度，P6的虚轴位置为227.5度。

图7为图6的例子中压机P1和P2的参考位置和实际位置的示意图。如图7所示，在t0时刻，P1和P2的虚轴(虚线所示)开始运行，P1的压机离合器吸合，并开始根据P1的虚轴(长虚线所示)进行调节。在t2时刻，P2的压机离合器吸合，并开始根据P2的虚轴(短虚线所示)进行调节。可以看到，在运行一段时间后，P1和P2的实际位置与其虚轴位置重合，也即，达到了实际位置与参考位置的同步。

可见，本申请实施例的控制方法在处理多序同步冲压线的同步控制时，逻辑清晰，调节准确。

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 (12)

1.一种多序压机控制方法，其特征在于，包括：

针对冲压线上的首序压机(31)和至少一个次序压机(32～3n)中的每个压机(31～3n)，设置动态的参考位置，所述参考位置随时间变化并表示当前时间所述压机(31～3n)的偏心轮的理想位置；及

根据所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置调节所述压机(31～3n)的运行状态，以减小所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置之间的偏差。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置动态的参考位置包括：

确定所述首序压机(31)的参考位置的初始值；

对每个次序压机(32～3n)，利用所述初始值和所述次序压机(32～3n)与所述首序压机(31)之间的预设的相位差确定所述次序压机(32～3n)的参考位置的初始值；及

在各初始值的基础上，利用预设的运行速度对所述每个压机(31～3n)的参考位置进行周期性地更新。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，确定首序压机(31)的参考位置的初始值包括：

将首序压机(31)启动前的偏心轮的角度位置确定为所述首序压机(31)的参考位置的初始值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置调节所述压机(31～3n)的运行状态包括：

根据所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置确定所述压机(31～3n)的速度调节量；及

根据所述速度调节量调节所述压机(31～3n)的速度。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置确定所述压机(31～3n)的速度调节量包括：

根据所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置之差和预设的偏差纠正算法确定所述速度调节量。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述速度调节量调节所述压机(31～3n)的速度包括：

根据所述速度调节量和预设的运行速度确定所述压机(31～3n)的设定速度，并控制所述压机(31～3n)以所述设定速度运行。

7.一种多序压机的运动控制装置(20)，其特征在于，包括：

参考设定模块(25)，用于为冲压线上的首序压机(31)和至少一个次序压机(32～3n)中的每个压机(31～3n)，设置动态的参考位置，所述参考位置随时间变化并表示当前时间所述压机(31～3n)的偏心轮的理想位置；及

调整模块(26)，用于针对所述每个压机(31～3n)，根据所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置调节所述压机(31～3n)的运行状态，以减小所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置之间的偏差。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述参考设定模块(25)用于：

确定所述首序压机(31)的参考位置的初始值；

对每个次序压机(32～3n)，利用所述次序压机(32～3n)与所述首序压机(31)之间的预设的相位差和所述初始值确定所述次序压机(32～3n)的参考位置的初始值；

在各初始值的基础上，利用预设的运行速度对所述每个压机(31～3n)的参考位置进行周期性地更新。

9.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述调整模块(26)包括：

调节量确定单元(27)，用于根据所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置确定所述压机(31～3n)的速度调节量；及

运行调整单元(28)，用于根据所述速度调节量调节所述压机(31～3n)的速度。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述调节量确定单元(27)用于：

根据所述压机(31～3n)的实际位置和所述参考位置之差和预设的偏差纠正算法确定所述速度调节量。

11.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述运行调整单元(28)用于：

根据所述的速度调节量和预设的运行速度确定所述压机(31～3n)的设定速度，并控制所述压机(31～3n)以所述设定速度运行。

12.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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