CN113479405A - 一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法，包括获取吸盘稳定运行的速度范围[1,m]；从速度范围内任选n个运行速度值{x₁、x₂。x_n}，并测量对应的实际最佳吸盘放纸盒的位置值{y₁、y₂。y_n}；其中，1<x₁<x₂<……<x_n<m；根据运行速度值x_n和实际最佳放纸盒位置值y_n的参数结合最小二乘法确定出预测最佳放纸盒位置值Y的预测模型；根据预测模型拟合出吸盘运行速度x对应的最佳放盒位置值Y，进而控制装盒机在最佳放盒位置打开纸盒；本发明能够实现吸盘在变速的条件下平稳的将纸盒送入到传送机构。

Description

一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法

技术领域

本发明属于装盒机领域，尤其是平稳打开纸盒的控制方法领域。

背景技术

自动高速装盒机打开纸盒的一般工艺流程为：1、将偏平纸盒从纸盒架(库)中取出；2、纸盒稍微打开；3、将纸盒送入到传送带机构卡槽中，运动中卡槽的一侧将纸盒向前挤压，使得纸盒完全被打开；理论上在放盒时，纸盒在水平方向与传送机构的速度相同，就能保证平稳放入到传送带卡槽中。但实际发现由于传送机构上卡槽挡板设置(由于挡板有高度，造成纸盒不能平行放入，而需要与传送机构成一定的夹角放入)以及受纸盒形状和硬度等因素对平稳的放盒都有决定性的影响；另外装盒机暂停时，吸盘上有纸盒，实现转盘从零速度启动时由于转盘与传送机构很难做到启动时加速度相同而造成速度不能同步，导致纸盒不能平稳的放入传送机构卡槽中也是众多装盒机设计的难点；目前，同类的装盒机在开盒机构的机械设计基本大同小异，但是在实现如何平稳的将纸盒送入到传送带机构卡槽上的控制方法确有优劣之分；吸盘距离传送机构随着速度的变化，吸盘放纸盒的时间有早晚控制之分，呈现在工艺设计上来说就是如何进行合理有效的控制吸盘正垂直于水平方向的传送机构的所成夹角，吸盘放纸盒到传送机构的卡槽是通过编码器定位的，夹角的控制最终是通过编码器定位的数值进行设置的；现有装盒机设计的一般常见的做法，控制机构的程序中做分段点控制，即吸盘运行的速度分为多段，针对工艺设计每段针对一个放盒夹角，即速度在V1-V2变化范围内控制在a1角度吸盘放盒；速度在V2-V3变化范围内控制在a2角度吸盘放盒……此控制方法弊端显而易见，尤其是吸盘有纸盒零速启动时由于速度上升波动变化大，造成控制的角度区间容易溢出从而放盒失败；另外，针对高速装盒机，分度的速度也更多，匹配速度与夹角的关系也就越复杂。

发明内容

为了解决上述装盒机存在的吸盘有纸盒零速启动速度上升波动变化大问题，本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法,包括以下步骤；

S1、获取吸盘稳定运行的速度范围[1,m]；

S2、从步骤S1的速度范围内任选n个运行速度值{x₁、x₂。。。。。。x_n}，并测量对应的实际最佳吸盘放纸盒的位置值{y₁、y₂。。。。。。y_n}；其中，1<x₁<x₂<……<x_n<m；

S3、根据步骤S2中运行速度值x_n和实际最佳放纸盒位置值y_n的参数结合最小二乘法确定出预测最佳放纸盒位置值y的预测模型；

S4、根据预测模型拟合出吸盘运行速度x对应的最佳放盒位置值y，进而控制装盒机在最佳放盒位置打开纸盒。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S2具体包括以下步骤，所述步骤S2中测量运行速度值x_n对应的实际最佳吸盘放纸盒的位置值y_n的步骤为：S21、关闭吸盘吸纸盒功能直至设备运行至速度稳定x_n；

S22、预先设定一个吸盘放纸盒位置值，并依据吸盘放纸盒的效果，实时修偏吸盘放纸盒位置值，直至放盒效果满足预期理想效果为止。

S23、记录下修偏后的吸盘放纸盒位置值，即为理想吸盘放纸盒的位置值y_n。

作为本发明的进一步优化方案，所述吸盘运行速度采用编码器测得，同时利用同一编码器获取吸盘放纸盒位置的定位数值。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S3中的预测模型满足的关系式为y＝β₀+β₁x，其中，x是吸盘的运行速度值，y是预测的最佳放盒位置值，β₀、β₁是回归系数。

作为本发明的进一步优化方案，所述步骤S3中结合最小二乘法确定出预测最佳放纸盒位置值y的预测模型包括以下步骤：

S31、计算预测的最佳放盒位置值y与实际最佳放盒位置值y_n之间的误差平方和A；A＝∑(y_n-y)²＝∑(y_n-β₁x-β₀)²；

S32、通过误差平方和A分别求得对β₀、β₁的偏导数，确定回归系数β₀、β₁；

S33、将回归系数β₀、β₁代入预测模型关系y＝β₀+β₁x中，得到具体的预测模型关系式；

其中，回归系数β₀、β₁分别为：

本发明的有益效果在于：

1)本发明能够实现吸盘在变速的条件下平稳的将纸盒送入到传送机构；避免了吸盘有纸盒零速启动时速度上升波动变化大造成的控制的角度区间容易溢出从而放盒失败的问题；

2)操作简便，不必要像现有的装盒机处理放盒这块慢慢匹配速度与夹角的关系；后期维护简单，用于定位的编码器发生维护变动，只需改动几个参数就可不必变动程序；吸盘放盒更加平稳有效。

附图说明

图1是本发明的控制方法的流程示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本申请作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本申请进行进一步的说明，不能理解为对本申请保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述申请内容对本申请作出一些非本质的改进和调整。

如图1所示的一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法，本发明的控制方法针对各类型装盒机上，转盘上吸盘将纸盒从纸盒架(库)吸出平稳的放入到传送机构上，从而改良现有装盒机放盒的控制方法；

为了解决吸盘有纸盒零速启动时速度上升波动变化大，造成控制的角度区间容易溢出从而放盒失败的问题；本申请建立线性回归方程的数学模型来进行研究吸盘放纸盒位置与吸盘运行速度之间关系；首先需要注意的是本模型建立的基本条件有：转盘与编码器旋转的方向和速度需要同步，至于转盘上安装有多少个吸头吸放纸盒与本数学建模没有直接的关系；

线性回归的模型建立如下：

1、获取吸盘稳定运行的速度范围[1,m]；

2、从上述步骤的速度范围[1,m]内任选n个运行速度值x_n，选取的原则在区间跨度上尽可能的广，选取的运行速度值为{x₁、x₂、……x_n},其中，1<x₁<x₂<……<x_n<m；

3、测量选取的运行速度值x_n对应的实际理想吸盘放纸盒的位置值y_n；具体记为{y₁、y₂、……、y_n}，这些对应的理想吸盘放纸盒的位置值通过具体的实际测量得到；具体步骤如下；

S21、关闭吸盘吸纸盒功能直至设备运行至速度稳定x_n；

S22、预先设定一个吸盘放纸盒位置值，并依据吸盘放纸盒的效果，实时修偏吸盘放纸盒位置值，直至放盒效果满足预期理想效果为止。

S23、记录下修偏后的吸盘放纸盒位置值，即为理想吸盘放纸盒的位置值y_n；

需要注意的是，这里测量的实际样本数量要适宜，选取的速度值过多，对应的测量的样本数就越多，过多的样本数量会导致数据计算复杂，过少的样本数量会影响数据失真；

此外，吸盘运行速度采用编码器测得，这样得到的速度更为精确；同时利用同一编码器获取吸盘放纸盒位置的定位数值，即同一个编码器既要做测速又要做定位处理；

4、根据对自变量(吸盘运行速度X)与一个因变量(吸盘最佳放盒位置Y)的统计分析，建立相应的线性回归方程，并以最小二乘法求得出吸盘运行速度与最佳放盒位置之间的函数关系式为Y＝β₀+β₁X，其中，X是吸盘的运行速度值，Y是预测的最佳放盒位置值，β₀、β₁是回归系数。

5、根据一元回归分析模型的操作计算预测的最佳放盒位置值y与实际最佳放盒位置值y_n之间的误差平方和A；A＝∑(y_n-Y)²＝∑(y_n-β₁X-β₀)²；

6、通过误差平方和A分别求得对β₀、β₁的偏导数，

7、令偏导数

分别为0，得到回归系数β₀、β₁；

其中，

最终求得

8、将求得的回归系数β₀、β₁代入预测模型关系y＝β₀+β₁x中，得到具体的预测模型关系式，并根据该预测模型拟合出吸盘运行速度x对应的最佳放盒位置值y，进而控制装盒机在最佳放盒位置打开纸盒。

9、为了方便验证通过此预测模型的关系式预测的最佳放盒位置值是否误差过大，在此可以引入相关系数R进行论证说明：

当求得的相关系数R越接近数值1时，则说明求得的吸盘最佳放盒位置的预测值越精确。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法,其特征在于：包括以下步骤；

S1、获取吸盘稳定运行的速度范围[1,m]；

S2、从速度范围内任选n个运行速度值{x₁、x₂。。。。。。x_n}，并获取对应的实际理想吸盘放纸盒的位置值{y₁、y₂。。。。。。y_n}；其中，1<x₁<x₂<……<x_n<m；

S3、根据运行速度值x_n和实际理想放纸盒位置值y_n的参数并结合最小二乘法确定出理想放纸盒位置值Y的预测模型；

S4、根据预测模型拟合出吸盘运行速度值X对应的理想放盒位置值Y，进而控制装盒机在理想放纸盒位置打开纸盒；其中，1<X<m。

2.根据权利要求1所述的一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法,其特征在于：所述步骤S2中测量运行速度值x_n对应的实际理想吸盘放纸盒的位置值y_n的步骤为：

S21、关闭吸盘吸纸盒功能，直到设备运行至稳定运行速度值x_n；

S22、预先设定一个吸盘放纸盒位置值，并依据吸盘放纸盒的效果，实时修偏吸盘放纸盒位置值，直至放盒效果满足预期理想效果为止。

S23、记录下修偏后的吸盘放纸盒位置值，即为理想吸盘放纸盒的位置值y_n。

3.根据权利要求2所述的一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法,其特征在于：所述吸盘运行速度采用编码器测得，同时利用同一编码器获取吸盘放纸盒位置的定位数值。

4.根据权利要求3所述的一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法,其特征在于：所述预测模型满足的关系式为Y＝β₀+β₁X，其中，X是吸盘的运行速度值，Y预测的理想放盒位置值，β₀、β₁是回归系数。

5.根据权利要求4所述的一种高速装盒机平稳打开纸盒的控制方法,其特征在于：所述步骤S3中结合最小二乘法确定出预测最佳放纸盒位置值y的预测模型包括以下步骤：

S31、计算预测的最佳放盒位置值y与实际最佳放盒位置值y_n之间的误差平方和A；A＝∑(y_n-Y)²＝∑(y_n-β₁X-β₀)²；

S32、通过误差平方和A分别求得对β₀、β₁的偏导数，确定回归系数β₀、β₁；

S33、将回归系数β₀、β₁代入预测模型关系Y＝β₀+β₁X中，得到具体的预测模型关系式；

其中，回归系数β₀、β₁分别为：

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