CN111824865A - 收放卷控制方法和收放卷系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种收放卷控制方法和收放卷系统，所述方法包括：获取所述收放卷电机的第一脉冲数和所述牵引电机的第二脉冲数；根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径；根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动，以控制所述收放卷辊转动；其中，所述第一脉冲数用于表征所述收放卷电机的转动位移量或转动角度，所述第二脉冲数用于表征所述牵引电机的转动位移量或转动角度。本发明使用第一脉冲数和第二脉冲数计算收放卷辊的卷径，不存在高低速精度不同的问题，也不需要设置材料厚度，该方式具有成本低、可靠性高、高低速精度相同、操作简单、工程实现简单的优势。

Description

收放卷控制方法和收放卷系统

技术领域

本发明涉及张力控制领域，尤其涉及一种收放卷控制方法和收放卷系统。

背景技术

在张力控制中，最常见到的就是收卷和放卷，而收卷和放卷最常见到的是中心收放卷，即收卷卷径越来越大，放卷卷径越来越小。不论是用控制电机的扭矩来控制材料上的张力，还是用位置同步的方式来控制材料上的张力，由于收放卷的卷径是变化的，为了精准控制材料的张力，在这个过程中都涉及到卷径的计算。

传统的卷径计算方法主要有三大类：

1、线速度法，当前卷径＝系统当前线速度*机械传动比/电机当前转速/π，在低速时，例如电机转速波动1r/min，当前转速为1500r/min时，线速度和转速的测量误差大概为0.067％；当前转速为5r/min时，线速度和转速的测量误差达到20％的，因此线速度法计算卷径的方式在低速时精度较差。

2、厚度累积法，通过外部传感器测圈数或者通过电机自身的编码器计数圈数，再加上告知驱动器当前材料的厚度，可以测得当前卷径。当材料厚度不是很均匀或者设置厚度有一定误差时，计算的卷径存在很大误差；并且，每换一种材料就要向计算卷径的控制器输入一次材料的厚度，给现场操作人员带来了麻烦，而且可能输入错误。

3、传感器测量法，利用传感器直接测量当前卷径，高精度的传感器一是需要增加额外的成本，二是给机械设计带来麻烦，需要考虑安装的位置，三是增加了一个故障点，降低了系统的整体可靠性。

发明内容

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种收放卷控制方法和收放卷系统。

本发明实施例的第一方面提供一种收放卷控制方法，适用于收放卷系统，所述收放卷系统包括收放卷辊、牵引辊、用于驱动所述收放卷辊转动的收放卷电机和用于驱动所述牵引辊转动的牵引电机，所述收放卷辊用于回收卷带或放出卷带，在回收卷带时，所述牵引辊用于牵引所述卷带朝向所述收放卷辊运动；在放出卷带时，所述牵引辊用于牵引所述卷带远离所述收放卷辊运动；所述方法包括：

获取所述收放卷电机的第一脉冲数和所述牵引电机的第二脉冲数；

根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径；

根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动，以控制所述收放卷辊转动；

其中，所述第一脉冲数用于表征所述收放卷电机的转动位移量或转动角度，所述第二脉冲数用于表征所述牵引电机的转动位移量或转动角度。

可选地，所述第一脉冲数通过所述收放卷电机的第一编码器检测；和/或，

所述第二脉冲数通过所述牵引电机的第二编码器检测。

可选地，所述根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径是在所述第一脉冲数大于预设脉冲阈值后执行的。

可选地，所述牵引电机通过牵引减速机连接所述牵引辊，所述收放卷电机通过收放卷减速机连接所述收放卷辊；

所述卷径的计算公式如下：

D1＝D2*N2*PP1*i1/(N1*PP2*i2)；

其中，D1为卷径，D2为牵引辊的直径，N1为第一脉冲数，N2为第二脉冲数，PP1为所述收放卷电机的第一编码器一圈的脉冲数，PP2为所述牵引电机的第二编码器一圈的脉冲数，i1为所述收放卷减速机的减速比，i2为所述牵引减速机的减速比。

可选地，所述根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动，包括：

根据所述卷径，确定所述收放卷电机的扭矩；

根据所述扭矩，控制所述收放卷电机转动；

或者，

所述根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动之后，还包括：

将所述第一脉冲数和所述第二脉冲数清零。

本发明实施例第二方面提供了一种收放卷系统，所述收放卷系统包括收放卷辊、牵引辊、用于驱动所述收放卷辊转动的收放卷电机、用于驱动所述牵引辊转动的牵引电机和用于控制所述收放卷电机转动的第一驱动器，所述收放卷辊用于回收卷带或放出卷带，在回收卷带时，所述牵引辊用于牵引所述卷带朝向所述收放卷辊运动；在放出卷带时，所述牵引辊用于牵引所述卷带远离所述收放卷辊运动；

所述第一驱动器用于获取所述收放卷电机的第一脉冲数和所述牵引电机的第二脉冲数；根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径；根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动，以控制所述收放卷辊转动；

其中，所述第一脉冲数用于表征所述收放卷电机的转动位移量或转动角度，所述第二脉冲数用于表征所述牵引电机的转动位移量或转动角度。

可选地，还包括设于所述收放卷电机的第一编码器和设于所述牵引电机的第二编码器，所述第一编码器、所述第二编码器与所述第一驱动器分别电连接；

所述第一编码器检测获得所述第一脉冲数，并将所述第一脉冲数传输给所述第一驱动器；

所述第二编码器检测所述第二脉冲数，并将所述第二脉冲数传输给所述第一驱动器。

可选地，所述第一驱动器具体用于在所述第一脉冲数大于预设脉冲阈值后，根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径。

可选地，还包括牵引减速机和收放卷减速机，其中，所述牵引电机通过所述牵引减速机连接所述牵引辊，所述收放卷电机通过所述收放卷减速机连接所述收放卷辊；

所述卷径的计算公式如下：

D1＝D2*N2*PP1*i1/(N1*PP2*i2)；

其中，D1为卷径，D2为牵引辊的直径，N1为第一脉冲数，N2为第二脉冲数，PP1为所述收放卷电机的第一编码器一圈的脉冲数，PP2为所述牵引电机的第二编码器一圈的脉冲数，i1为所述收放卷减速机的减速比，i2为所述牵引减速机的减速比。

可选地，所述第一驱动器具体用于根据所述卷径，确定所述收放卷电机的扭矩，并根据所述扭矩，控制所述收放卷电机转动；

或者，

所述第一驱动器还用于在根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动之后，将所述第一脉冲数和所述第二脉冲数清零。

本发明实施例提供的技术方案中，使用第一脉冲数和第二脉冲数计算收放卷辊的卷径，不存在高低速精度不同的问题，也不需要设置材料厚度，该方式具有成本低、可靠性高、高低速精度相同、操作简单、工程实现简单的优势，解决了现有卷径计算难以兼顾高可靠性、低成本、高低速精度不同的问题。

附图说明

图1为本发明一实施例中的收放卷系统的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的收放卷控制方法的方法流程示意图；

图3为本发明另一实施例中的收放卷控制方法的方法流程示意图。

附图标记：

1：收放卷辊；2：牵引辊；3：收放卷电机；4：牵引电机；5：第一编码器；6：第二编码器；7：收放卷减速机；8：牵引减速机；9：第一驱动器；10：第二驱动器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，下述实施例可以进行组合。

本发明实施例的收放卷控制方法适用于收放卷系统，请参见图1，该放卷系统可包括收放卷辊1、牵引辊2、收放卷电机3和牵引电机4。其中，收放卷电机3用于驱动收放卷辊1转动，牵引电机4用于驱动牵引辊2转动。

在本实施例中，收放卷辊1用于回收卷带或放出卷带，示例性的，收放卷辊1顺时针转动时，用于回收卷带；收放卷逆时针转动时，用于放出卷带。示例性的，收放卷辊1顺时针转动时，用于放出卷带；收放卷系辊逆时针转动时，用于回收卷带。应当理解的，收放卷辊1回收卷带时的转动方向与收放卷辊1放出卷带时的转动方向是相反的。

其中，在回收卷带时，牵引辊2用于牵引卷带朝向收放卷辊1运动；在放出卷带时，牵引辊2用于牵引卷带远离收放卷辊1运动。

进一步的，请再次参见图1，收放卷系统还可包括设于收放卷电机3的第一编码器5和设于牵引电机4的第二编码器6，第一编码器5检测获得第一脉冲数，第一脉冲数可用于表征收放卷电机3的转动位置，如收放卷电机3的转动位移量或转动角度。第二编码器6检测获得第二脉冲数，第二脉冲数可用于表征牵引电机4的转动位置，如牵引电机4的转动位移量或转动角度。本发明实施例对第一编码器5、第二编码器6的类型不作具体限定。

进一步的，请再次参见图1，收放卷系统还可包括收放卷减速机7和牵引减速机8。其中，收放卷电机3通过收放卷减速机7连接收放卷辊1，牵引电机4通过牵引减速机8连接牵引辊2。

进一步的，请再次参见图1，收放卷系统还可包括第一驱动器9和第二驱动器10，其中，第一驱动器9用于控制收放卷电机3转动，第二驱动器10用于控制牵引电机4转动。本发明实施例对第一驱动器9、第二驱动器10的类型不作具体限定，第一驱动器9和第二驱动器10可选择为任意能够驱动电机转动的驱动器即可。

示例性的，第一驱动器9通过三相输出电压控制收放卷电机3旋转，收放卷电机3通过收放卷减速机7带动收放卷辊1旋转。

示例性的，第二驱动器10通过三相输出电压控制牵引电机4旋转，牵引电机4通过牵引减速机8带动牵引辊2旋转。

图2为本发明一实施例中的收放卷控制方法的方法流程示意图；本发明实施例的收放卷控制方法的执行主体可为收放卷系统的第一驱动器9，也可为设于收放卷系统中、并能够控制收放卷电机3转动的控制器。

请参见图2，本发明实施例的收放卷控制方法可包括S201～S203。

其中，在S201中，获取收放卷电机3的第一脉冲数和牵引电机4的第二脉冲数，第一脉冲数用于表征收放卷电机3的转动位移量或转动角度，第二脉冲数用于表征牵引电机4的转动位移量或转动角度。

示例性的，第一脉冲数通过收放卷电机3的第一编码器5检测；示例性的，第二脉冲数通过牵引电机4的第二编码器6检测；示例性的，第一脉冲数通过收放卷电机3的第一编码器5检测，并且，第二脉冲数通过牵引电机4的第二编码器6检测。

在S202中，根据第一脉冲数和第二脉冲数，确定收放卷辊1的卷径。

示例性的，收放卷电机3通过收放卷减速机7连接收放卷辊1，牵引电机4通过牵引减速机8连接牵引辊2。本发明实施例中，卷径的计算公式可如下：

D1＝D2*N2*PP1*i1/(N1*PP2*i2) (1)；

公式(1)中，D1为卷径，D2为牵引辊2的直径，N1为第一脉冲数，N2为第二脉冲数，PP1为收放卷电机3的第一编码器5一圈的脉冲数(即收放卷电机3带动第一编码器5转动一圈，第一编码器5检测的脉冲数)，PP2为牵引电机4的第二编码器6一圈的脉冲数(即牵引电机4带动第二编码器6转动一圈，第二编码器6检测的脉冲数)，i1为收放卷减速机7的减速比，i2为牵引减速机8的减速比。

本发明实施例的卷径计算的精度和系统速度没有关系，高低速对应的卷径计算精度一致。

示例性的，根据第一脉冲数和第二脉冲数，确定收放卷辊1的卷径是在第一脉冲数大于预设脉冲阈值后执行的，提高卷径计算精度。

在一个具体实现方式中，收放卷系统上电后，第一脉冲数N1和第二脉冲数均为0。

在稳定运行时，收放卷辊1上的卷带走过的距离L1和牵引辊2上的卷带走过的距离L2相等。

收放卷辊1走过的圈数Q1可为：Q1＝N1/(PP1*i1)；

收放卷辊1走过的距离L1可为：L1＝π*D1*Q1＝π*D1*N1/(PP1*i1)；

牵引辊2走过的圈数Q2可为：Q2＝N2/(PP2*i2)；

牵引辊2走过的距离L2可为：L2＝π*D2*Q2＝π*D2*N2/(PP2*i2)；

由于L1＝L2，则有：

π*D1*Q1＝π*D1*N1/(PP1*i1)＝π*D2*N2/(PP2*i2)；

D1＝D2*N2*PP1*i1/(N1*PP2*i2)；

在各结构确定后，PP1、PP2、i1、i2、D2均为固定值，只需要在同一时刻测得收放卷电机3和牵引电机4走过的位置(位移量或转动角度)，即N1和N2，即可获得收放卷电机3当前收放卷的卷径。

当N1的值足够大时，卷径计算精度就会足够高，且卷径计算的精度和系统速度没有关系，高低速对应的卷径计算精度一致。示例性的，为了保证计算精度，N1大于10000，即预设脉冲阈值为10000。应当理解的，预设脉冲阈值也可设置为其他数值大小。

在S203中，根据卷径，控制收放卷电机3转动，以控制收放卷辊1转动。

应当理解的是，本发明实施例中，卷带也可以为其他条状的材料。

示例性的，请参见图3，S203的实现过程可包括如下步骤：

S301、根据卷径，确定收放卷电机3的扭矩；

S302、根据扭矩，控制收放卷电机3转动。

如此，即实现卷径的控制，也即实现了卷带收放量的控制。

另外，在进行位置同步时，可根据卷径来校准电子齿轮比。其中，电子齿轮比是指伺服驱动器对接收到的上位机脉冲频率进行放大或者缩小，起到类似于减速机的作用，是一个虚拟的部件，是伺服驱动器位置控制中的可设置参数，一般有两个参数，一个为分子，一个为分母，例如分子设为1，分母设为2，则当上位机输入10000个脉冲指令时，实际只执行5000个脉冲的指令。

进一步的，在一些实施例中，根据卷径，控制收放卷电机3转动之后，将第一脉冲数和第二脉冲数清零，便于下一次卷径控制。

本发明的收放卷控制方法，使用第一脉冲数和第二脉冲数计算收放卷辊1的卷径，不存在高低速精度不同的问题，也不需要设置材料厚度，该方式具有成本低、可靠性高、高低速精度相同、操作简单、工程实现简单的优势，解决了现有卷径计算难以兼顾高可靠性、低成本、高低速精度不同的问题。

对应于上述实施例中的收放卷控制方法，本发明实施例还提供一种收放卷系统进行描述。

请参见图1，本发明实施例的收放卷系统包括收放卷辊1、牵引辊2、用于驱动收放卷辊1转动的收放卷电机3、用于驱动牵引辊2转动的牵引电机4和用于控制收放卷电机3转动的第一驱动器9，收放卷辊1用于回收卷带或放出卷带，在回收卷带时，牵引辊2用于牵引卷带朝向收放卷辊1运动；在放出卷带时，牵引辊2用于牵引卷带远离收放卷辊1运动；第一驱动器9用于获取收放卷电机3的第一脉冲数和牵引电机4的第二脉冲数；根据第一脉冲数和第二脉冲数，确定收放卷辊1的卷径；根据卷径，控制收放卷电机3转动，以控制收放卷辊1转动。其中，第一脉冲数用于表征收放卷电机3的转动位移量或转动角度，第二脉冲数用于表征牵引电机4的转动位移量或转动角度。

可选地，还包括设于收放卷电机3的第一编码器5和设于牵引电机4的第二编码器6，第一编码器5、第二编码器6与第一驱动器9分别电连接；第一编码器5检测获得第一脉冲数，并将第一脉冲数传输给第一驱动器9；第二编码器6检测第二脉冲数，并将第二脉冲数传输给第一驱动器9。

可选地，第一驱动器9具体用于在第一脉冲数大于预设脉冲阈值后，根据第一脉冲数和第二脉冲数，确定收放卷辊1的卷径。

可选地，还包括牵引减速机8和收放卷减速机7，其中，牵引电机4通过牵引减速机8连接牵引辊2，收放卷电机3通过收放卷减速机7连接收放卷辊1；卷径的计算公式如下：

D1＝D2*N2*PP1*i1/(N1*PP2*i2)；

其中，D1为卷径，D2为牵引辊2的直径，N1为第一脉冲数，N2为第二脉冲数，PP1为收放卷电机3的第一编码器5一圈的脉冲数，PP2为牵引电机4的第二编码器6一圈的脉冲数，i1为收放卷减速机7的减速比，i2为牵引减速机8的减速比。

可选地，第一驱动器9具体用于根据卷径，确定收放卷电机3的扭矩，并根据扭矩，控制收放卷电机3转动。

可选地，第一驱动器9还用于在根据卷径，控制收放卷电机3转动之后，将第一脉冲数和第二脉冲数清零。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种收放卷控制方法，其特征在于，适用于收放卷系统，所述收放卷系统包括收放卷辊、牵引辊、用于驱动所述收放卷辊转动的收放卷电机和用于驱动所述牵引辊转动的牵引电机，所述收放卷辊用于回收卷带或放出卷带，在回收卷带时，所述牵引辊用于牵引所述卷带朝向所述收放卷辊运动；在放出卷带时，所述牵引辊用于牵引所述卷带远离所述收放卷辊运动；所述方法包括：

获取所述收放卷电机的第一脉冲数和所述牵引电机的第二脉冲数；

根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径；

根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动，以控制所述收放卷辊转动；

其中，所述第一脉冲数用于表征所述收放卷电机的转动位移量或转动角度，所述第二脉冲数用于表征所述牵引电机的转动位移量或转动角度。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一脉冲数通过所述收放卷电机的第一编码器检测；和/或，

所述第二脉冲数通过所述牵引电机的第二编码器检测。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径是在所述第一脉冲数大于预设脉冲阈值后执行的。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述牵引电机通过牵引减速机连接所述牵引辊，所述收放卷电机通过收放卷减速机连接所述收放卷辊；

所述卷径的计算公式如下：

D1＝D2*N2*PP1*i1/(N1*PP2*i2)；

其中，D1为卷径，D2为牵引辊的直径，N1为第一脉冲数，N2为第二脉冲数，PP1为所述收放卷电机的第一编码器一圈的脉冲数，PP2为所述牵引电机的第二编码器一圈的脉冲数，i1为所述收放卷减速机的减速比，i2为所述牵引减速机的减速比。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动，包括：

根据所述卷径，确定所述收放卷电机的扭矩；

根据所述扭矩，控制所述收放卷电机转动；

或者，

所述根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动之后，还包括：

将所述第一脉冲数和所述第二脉冲数清零。

6.一种收放卷系统，其特征在于，所述收放卷系统包括收放卷辊、牵引辊、用于驱动所述收放卷辊转动的收放卷电机、用于驱动所述牵引辊转动的牵引电机和用于控制所述收放卷电机转动的第一驱动器，所述收放卷辊用于回收卷带或放出卷带，在回收卷带时，所述牵引辊用于牵引所述卷带朝向所述收放卷辊运动；在放出卷带时，所述牵引辊用于牵引所述卷带远离所述收放卷辊运动；

所述第一驱动器用于获取所述收放卷电机的第一脉冲数和所述牵引电机的第二脉冲数；根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径；根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动，以控制所述收放卷辊转动；

其中，所述第一脉冲数用于表征所述收放卷电机的转动位移量或转动角度，所述第二脉冲数用于表征所述牵引电机的转动位移量或转动角度。

7.如权利要求6所述的收放卷系统，其特征在于，还包括设于所述收放卷电机的第一编码器和设于所述牵引电机的第二编码器，所述第一编码器、所述第二编码器与所述第一驱动器分别电连接；

所述第一编码器检测获得所述第一脉冲数，并将所述第一脉冲数传输给所述第一驱动器；

所述第二编码器检测所述第二脉冲数，并将所述第二脉冲数传输给所述第一驱动器。

8.如权利要求6所述的收放卷系统，其特征在于，所述第一驱动器具体用于在所述第一脉冲数大于预设脉冲阈值后，根据所述第一脉冲数和所述第二脉冲数，确定所述收放卷辊的卷径。

9.如权利要求6所述的收放卷系统，其特征在于，还包括牵引减速机和收放卷减速机，其中，所述牵引电机通过所述牵引减速机连接所述牵引辊，所述收放卷电机通过所述收放卷减速机连接所述收放卷辊；

所述卷径的计算公式如下：

D1＝D2*N2*PP1*i1/(N1*PP2*i2)；

其中，D1为卷径，D2为牵引辊的直径，N1为第一脉冲数，N2为第二脉冲数，PP1为所述收放卷电机的第一编码器一圈的脉冲数，PP2为所述牵引电机的第二编码器一圈的脉冲数，i1为所述收放卷减速机的减速比，i2为所述牵引减速机的减速比。

10.如权利要求6所述的收放卷系统，其特征在于，所述第一驱动器具体用于根据所述卷径，确定所述收放卷电机的扭矩，并根据所述扭矩，控制所述收放卷电机转动；

或者，

所述第一驱动器还用于在根据所述卷径，控制所述收放卷电机转动之后，将所述第一脉冲数和所述第二脉冲数清零。

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