CN113885423A - 自动追剪控制方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种自动追剪控制方法及系统，该方法包括使用伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度，控制伺服电机根据追剪运动模型驱使剪切机构行进；使用图像检测模块对剪切机构和待裁剪型材的位移长度和方向进行检测；使用PLC控制器根据图像检测模块的检测信息计算剪切机构和待裁剪型材的行进速度，在剪切机构和待裁剪型材的行进速度相同时触发剪切机构执行切割动作。本发明将追剪运动模型的程序存储于伺服驱动器之中，由伺服驱动器直接根据追剪运动模型控制伺服电机运转，从而通过导杆驱使剪切机构行进，PLC控制器监测剪切机构的行进情况，根据剪切机构和待裁剪型材的相对速度控制剪切机构执行裁剪动作。

Description

自动追剪控制方法及系统
技术领域
本发明涉及追剪装置技术领域，尤其是一种自动追剪控制方法及系统。
背景技术
随着现代科技的不断发展，各种材料的定长裁切在工业生产中占据着是否重要的位置，定长裁切设备也逐渐从传统的停剪逐步发展到飞剪、追剪，相对于停剪，在精度要求不是很严格的场合，飞剪、追剪极大提高了剪切效率，追剪在管材、带材的裁切中十分常见，既可避免材料的变形，又可以降低生产成本。
现有的追剪系统均是通过PLC控制器直接控制伺服电机移动追踪以及控制油压机进行剪切，从PLC控制器接收编码器的信号后到PLC控制器输出控制信号，以及伺服电机或油压机接收控制信号需要经过多次信号处理和发送，系统逻辑繁琐。
发明内容
本发明的目的是提供一种自动追剪控制方法及系统，以解决现有技术中所存在的一个或多个技术问题，至少提供一种有益的选择或创造条件。
第一方面，提供一种自动追剪控制方法，包括：
使用伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度，控制伺服电机根据追剪运动模型驱使剪切机构行进；
使用图像检测模块对剪切机构和待裁剪型材的位移长度和方向进行检测；
使用PLC控制器根据图像检测模块的检测信息计算剪切机构和待裁剪型材的行进速度，在剪切机构和待裁剪型材的行进速度相同时触发剪切机构执行切割动作。
进一步地，所述使用伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度，包括：
伺服驱动器从获取输送电机的编码器的脉冲信号；
判断输送电机的编码器的转速是否达到或超出阈值转速；
若否，采用周期法计算编码器转速，所述周期法的表达式为：
Figure BDA0003256598510000021
其中，n表示编码器的转速，fc表示高频时钟脉冲频率，P为光电编码器分辨率，M表示脉冲数量；
若是，采用M/T法计算编码器转速，所述M/T法的表达式为：
Figure BDA0003256598510000022
其中，n表示编码器的转速，M表示脉冲数量，P为光电编码器分辨率，T表示设定的采样周期；
将得到的编码器转速转换为待裁剪型材的行进速度，计算待裁剪型材的出料长度。
进一步地，所述控制伺服电机根据追剪运动模型驱使剪切机构行进，包括：
比较待裁剪型材的行进速度与第一阈值速度以及第二阈值速度的大小；
若待裁剪型材的行进速度小于第一阈值速度，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度时驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点到剪切点行程的中点以等待下一次追剪动作；
若待裁剪型材的行进速度处于第一阈值速度和第二阈值速度之间，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度时驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点以等待下一次追剪动作；
若待裁剪型材的行进速度大于第二阈值速度，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度前驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至原来形成的中点以等待下一次追剪动作，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点以等待下一次追剪动作。
进一步地，所述使用PLC控制器根据图像检测模块的检测信息计算剪切机构和待裁剪型材的行进速度，在剪切机构和待裁剪型材的行进速度相同时触发剪切机构执行切割动作，包括：
接收图像检测模块每个时刻采集到的移动测量图像信息；
对所述移动测量图像信息进行灰度化处理，以得到灰度图像；
识别灰度图像中的剪切机构和待裁剪型材，以识别到的剪切机构和待裁剪型材范围内最大灰度值的像素点作为剪切机构或待裁剪型材的参考点；
计算两参考点每个时刻的相对速度，当两参考点的相对速度维持相同的时间超过阈值时间，控制剪切机构执行裁剪动作。
进一步地，所述方法包括：
所述PLC控制器根据伺服电机的编码器的的脉冲信号对待裁剪型材的行进速度计算结果进行补偿修正。
进一步地，所述伺服驱动器依照S曲线控制伺服电机驱使剪切机构行进。
第二方面，提供一种自动追剪控制系统，包括伺服驱动器、伺服电机、图像检测模块、PLC控制器和剪切机构，所述自动追剪控制系统执行如第一方面所述的自动追剪控制方法。
本发明的有益效果：将追剪运动模型的程序存储于伺服驱动器之中，由伺服驱动器直接根据追剪运动模型控制伺服电机运转，从而通过导杆驱使剪切机构行进，PLC控制器监测剪切机构的行进情况，根据剪切机构和待裁剪型材的相对速度控制剪切机构执行裁剪动作。
附图说明
图1是根据一实施例示出的自动追剪控制方法的流程图。
图2是一实施例提供的伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度方法的流程图。
图3是一实施例提供的伺服驱动器控制伺服电机驱使剪切机构行进方法的流程图。
图4是一实施例提供的PLC控制器触发剪切机构执行切割动作方法的流程图。
图5是根据一实施例示出的自动追剪控制系统的结构框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合实施例和附图，对本发明作进一步的描述。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
根据本发明的第一方面，提供一种自动追剪控制方法。
参阅图1，图1是根据一实施例示出的自动追剪控制方法的流程图。如图1所示，所述方法包括以下步骤：
步骤S100.使用伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度，控制伺服电机根据追剪运动模型驱使剪切机构行进。
步骤S200.使用图像检测模块对剪切机构和待裁剪型材的位移长度和方向进行检测。
步骤S300.使用PLC控制器根据图像检测模块的检测信息计算剪切机构和待裁剪型材的行进速度，在剪切机构和待裁剪型材的行进速度相同时触发剪切机构执行切割动作。
本实施例将追剪运动模型的程序存储于伺服驱动器之中，由伺服驱动器直接根据追剪运动模型控制伺服电机运转，从而通过导杆驱使剪切机构行进，PLC控制器监测剪切机构的行进情况，根据剪切机构和待裁剪型材的相对速度控制剪切机构执行裁剪动作。
参阅图2，图2是一实施例提供的伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度方法的流程图。
如图2所示，所述使用伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度包括以下步骤：
步骤S110.伺服驱动器从获取输送电机的编码器的脉冲信号。
步骤S120.判断输送电机的编码器的转速是否达到或超出阈值转速；若否，执行步骤S130，若是，执行步骤S140。
步骤S130.采用周期法计算编码器转速，所述周期法的表达式为：
Figure BDA0003256598510000051
其中，n表示编码器的转速，fc表示高频时钟脉冲频率，P为光电编码器分辨率，M表示脉冲数量。
步骤S140.采用M/T法计算编码器转速，所述M/T法的表达式为：
Figure BDA0003256598510000052
其中，n表示编码器的转速，M表示脉冲数量，P为光电编码器分辨率，T表示设定的采样周期。
步骤S150.将得到的编码器转速转换为待裁剪型材的行进速度，计算待裁剪型材的出料长度。
由于现有的测速方法不能在整个测速过程中均保持较高的测量精度，在本实施例中，通过周期法(T法)和M/T法结合来对待裁剪型材的行进速度进行计算，在输送电机的编码器的转速较低时采用周期法(T法)测速，在输送电机的编码器的转速较高时采用M/T法测速，这样，利用周期法(T法)在速度越低精度越高的特性以及M/T法在中高速时具有较高精度的特性完成测速，在整个测速过程中均保持较高的测量精度。
参阅图3，图3是一实施例提供的伺服驱动器控制伺服电机驱使剪切机构行进方法的流程图。
如图3所示，所述控制伺服电机根据追剪运动模型驱使剪切机构行进包括以下步骤
步骤S160.比较待裁剪型材的行进速度与第一阈值速度以及第二阈值速度的大小。
其中，第一阈值速度小于第二阈值速度。
步骤S170.若待裁剪型材的行进速度小于第一阈值速度，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度时驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点到剪切点行程的中点以等待下一次追剪动作。
步骤S180.若待裁剪型材的行进速度处于第一阈值速度和第二阈值速度之间，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度时驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点以等待下一次追剪动作。
步骤S190.若待裁剪型材的行进速度大于第二阈值速度，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度前驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至原来形成的中点以等待下一次追剪动作，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点以等待下一次追剪动作。
本实施例根据待裁剪型材的行进速度的具体状况提供了三种不同的控制剪切机构的方式，以使剪切机构可以更为准确追剪的同时减少行进路程。
当待裁剪型材的行进速度小于第一阈值速度时，待裁剪型材处于慢速行进状态，剪切机构从等待到加速再到跟上待裁剪型材所需的路程较短，当剪切机构执行一次剪切动作后，被驱使返回至起点到剪切点行程的中点进行等待，有效减少伺服电机消耗的能源。
当待裁剪型材的行进速度处于第一阈值速度和第二阈值速度之间时，待裁剪型材处于中速行进状态，剪切机构每次执行剪切动作后均被驱使至起点进行等待，确保剪切机构具有足够的路程进行加速。
当待裁剪型材的行进速度大于第二阈值速度时，待裁剪型材处于高速行进状态，剪切机构每次执行剪切动作后均被驱使至起点进行等待，确保剪切机构具有足够的路程进行加速，并且剪切机构在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度前被伺服电机驱动行进，确保具有充足时间追上待裁剪型材。示例性地，可以是在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度的3/4时开始驱使剪切结构行进。
在本实施例中，伺服驱动器依照S曲线控制伺服电机驱使剪切机构行进。
参阅图4，图4是一实施例提供的PLC控制器触发剪切机构执行切割动作方法的流程图。
如图4所示，所述使用PLC控制器根据图像检测模块的检测信息计算剪切机构和待裁剪型材的行进速度，在剪切机构和待裁剪型材的行进速度相同时触发剪切机构执行切割动作包括以下步骤：
步骤S310.接收图像检测模块每个时刻采集到的移动测量图像信息。
步骤S320.对所述移动测量图像信息进行灰度化处理，以得到灰度图像。
步骤S330.识别灰度图像中的剪切机构和待裁剪型材，以识别到的剪切机构和待裁剪型材范围内最大灰度值的像素点作为剪切机构或待裁剪型材的参考点。
步骤S340.计算两参考点每个时刻的相对速度，当两参考点的相对速度维持相同的时间超过阈值时间，控制剪切机构执行裁剪动作。
在本实施例中，PLC控制器还根据伺服电机的编码器的的脉冲信号对待裁剪型材的行进速度计算结果进行补偿修正。
根据本发明的第二方面，提供一种自动追剪控制系统。
参阅图5，图5是根据一实施例示出的自动追剪控制系统的结构框图。如图5所示，所述系统包括伺服驱动器510、伺服电机520、图像检测模块530、PLC控制器540和剪切机构550，其中：
伺服驱动器510用于计算待裁剪型材的出料长度和行进速度，控制伺服电机520根据追剪运动模型驱使剪切机构550行进；
图像检测模块530用于对剪切机构550和待裁剪型材的位移长度和方向进行检测；
PLC控制器540用于根据图像检测模块530的检测信息计算剪切机构550和待裁剪型材的行进速度，在剪切机构550和待裁剪型材的行进速度相同时触发剪切机构550执行切割动作。
关于自动追剪控制系统的具体限定可以参见上文中对于一种自动追剪控制方法的限定，在此不再赘述。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，除了包含所列的那些要素，而且还可包含没有明确列出的其他要素。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种自动追剪控制方法，其特征在于，包括：
使用伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度，控制伺服电机根据追剪运动模型驱使剪切机构行进；
使用图像检测模块对剪切机构和待裁剪型材的位移长度和方向进行检测；
使用PLC控制器根据图像检测模块的检测信息计算剪切机构和待裁剪型材的行进速度，在剪切机构和待裁剪型材的行进速度相同时触发剪切机构执行切割动作。
2.根据权利要求1所述的自动追剪控制方法，其特征在于，所述使用伺服驱动器计算待裁剪型材的出料长度和行进速度，包括：
伺服驱动器从获取输送电机的编码器的脉冲信号；
判断输送电机的编码器的转速是否达到或超出阈值转速；
若否，采用周期法计算编码器转速，所述周期法的表达式为：
Figure FDA0003256598500000011
其中，n表示编码器的转速，fc表示高频时钟脉冲频率，P为光电编码器分辨率，M表示脉冲数量；
若是，采用M/T法计算编码器转速，所述M/T法的表达式为：
Figure FDA0003256598500000012
其中，n表示编码器的转速，M表示脉冲数量，P为光电编码器分辨率，T表示设定的采样周期；
将得到的编码器转速转换为待裁剪型材的行进速度，计算待裁剪型材的出料长度。
3.根据权利要求1所述的自动追剪控制方法，其特征在于，所述控制伺服电机根据追剪运动模型驱使剪切机构行进，包括：
比较待裁剪型材的行进速度与第一阈值速度以及第二阈值速度的大小；
若待裁剪型材的行进速度小于第一阈值速度，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度时驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点到剪切点行程的中点以等待下一次追剪动作；
若待裁剪型材的行进速度处于第一阈值速度和第二阈值速度之间，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度时驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点以等待下一次追剪动作；
若待裁剪型材的行进速度大于第二阈值速度，控制伺服电机在待裁剪型材的出料长度达到裁剪长度前驱使剪切机构行进，从PLC控制器确认剪切机构完成裁剪动作后，控制伺服电机驱使剪切机构返回至原来形成的中点以等待下一次追剪动作，控制伺服电机驱使剪切机构返回至起点以等待下一次追剪动作。
4.根据权利要求1所述的自动追剪控制方法，其特征在于，所述使用PLC控制器根据图像检测模块的检测信息计算剪切机构和待裁剪型材的行进速度，在剪切机构和待裁剪型材的行进速度相同时触发剪切机构执行切割动作，包括：
接收图像检测模块每个时刻采集到的移动测量图像信息；
对所述移动测量图像信息进行灰度化处理，以得到灰度图像；
识别灰度图像中的剪切机构和待裁剪型材，以识别到的剪切机构和待裁剪型材范围内最大灰度值的像素点作为剪切机构或待裁剪型材的参考点；
计算两参考点每个时刻的相对速度，当两参考点的相对速度维持相同的时间超过阈值时间，控制剪切机构执行裁剪动作。
5.根据权利要求1所述的自动追剪控制方法，其特征在于，包括：
所述PLC控制器根据伺服电机的编码器的的脉冲信号对待裁剪型材的行进速度计算结果进行补偿修正。
6.根据权利要求1所述的自动追剪控制方法，其特征在于，所述伺服驱动器依照S曲线控制伺服电机驱使剪切机构行进。
7.一种自动追剪控制系统，其特征在于，包括伺服驱动器、伺服电机、图像检测模块、PLC控制器和剪切机构，所述自动追剪控制系统执行如权利要求1-6任一项所述的自动追剪控制方法。
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