CN113985805A - 一种电子凸轮的生成方法及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电子凸轮的生成方法及终端,获取电子凸轮的拼接参数,得到每一个拼接段的主轴长度和所选择的曲线类型,曲线类型包括连续可导曲线;获取曲线模式,根据曲线模式和所选择的曲线类型对每一个拼接段生成电子凸轮的位移曲线、速度曲线和加速度曲线。本发明通过采用连续可导曲线来生成位移曲线、速度曲线和加速度曲线,使得曲线变化过程没有突变的情况,因此,在三伺服整包机上使用时,大大减小了机械的振动现象,减少机械振动发出的声响,以延长机械的使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制与自动化技术领域,特别涉及一种电子凸轮的生成方法及终端。
背景技术
在包装印刷等行业中,需要在运动过程中实现多轴联动、实时相位同步等功能。传统设备多采用机械凸轮机构,通过调整差速和机械相位实现相位同步,而且采用机械凸轮一方面机构复杂,后期维护不方便,剪裁尺寸偏差较大时需要更换机械凸轮,操作较为不便。
另外在工艺上多采用停剪、停切等方式,采用这种方式整体生产效率低,在对材料成型工艺过程不允许停顿的场合更是不能接受。
而电子凸轮既具备了机械凸轮机构分度运动的特点又有输出运动可控的特点,在现实生产中可以通过改变控制算法实现多种运动规律,提高了生产效率,节约了成本。通过简单配置相应寄存器调用电子凸轮功能块可以快速构建追剪、飞剪以及复杂电子凸轮项目应用。
其中,信捷电子凸轮中使用的是机械单位处理,其支持的加减速类型仅支持梯形与S型加减速,且不支持速度模式处理。
其中,台达的电子凸轮提供了速度模式的生成,但其使用有很大的局限性,通常在CAM的规划上其软件PMSoft是先产生位移相对关系再生成速度及加速度关系,但在这里以相对速度的关系来规划,因此要先产生速度关系再产生位移及加速度。用户可以先在PMSoft将含速度、加速度数据的位移数据导出,再以“导入速度数据”的功能,把导出的速度数据导入,将所需的速度关系建立在位移关系图上。但在规划速度曲线时,用户必须计算出正向的位移数据,同时规划出负向的位移,并保证正向位移与负向位移相等。此规划过程对用户来说很不方便。
福州富昌维控电子科技有限公司的电子凸轮生成方案,其追剪的曲线是通过两条飞剪曲线进行拼接生成的,其曲线相同但方向相反。而在拼接曲线的功能上,只支持速度从0开始的变化过程。曲线类型上仅支持梯形与S型加减速,在多样的市场应用中有较大的局限性,在一些场景应用下,避免不了机械大幅振动的现象。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种电子凸轮的生成方法及终端,以避免机械大幅振动的现象。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:
一种电子凸轮的生成方法,包括步骤:
获取电子凸轮的拼接参数,得到每一个拼接段的主轴长度和所选择的曲线类型,所述曲线类型包括连续可导曲线;
获取曲线模式,根据所述曲线模式和所选择的曲线类型对每一个拼接段生成所述电子凸轮的位移曲线、速度曲线和加速度曲线。
为了解决上述技术问题,本发明采用的另一种技术方案为:
一种电子凸轮的生成终端,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种电子凸轮的生成方法。
本发明的有益效果在于:一种电子凸轮的生成方法及终端,通过采用连续可导曲线来生成位移曲线、速度曲线和加速度曲线,使得曲线变化过程没有突变的情况,因此,在三伺服整包机上使用时,大大减小了机械的振动现象,减少机械振动发出的声响,以延长机械的使用寿命。
附图说明
图1为本发明实施例的一种电子凸轮的生成方法的流程示意图;
图2为本发明实施例涉及的追剪速度曲线的示意图;
图3为本发明实施例涉及的其中一种曲线类型的曲线示意图;
图4为本发明实施例涉及的在位移模式下的回程示意图;
图5为本发明实施例涉及的在速度模式下的回程示意图;
图6为本发明实施例涉及的五次项运动的曲线示意图;
图7为本发明实施例涉及的双谐波运动的曲线示意图;
图8为本发明实施例涉及的实际应用的推程曲线示意图;
图9为本发明实施例涉及的实际应用的回程曲线示意图;
图10为本发明实施例涉及的实际应用的整体曲线示意图;
图11为本发明实施例涉及的实际应用的界面设置示意图;
图12为本发明实施例的一种电子凸轮的生成终端的结构示意图。
标号说明:
1、一种电子凸轮的生成终端;2、处理器;3、存储器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图11,一种电子凸轮的生成方法,包括步骤:
获取电子凸轮的拼接参数,得到每一个拼接段的主轴长度和所选择的曲线类型,所述曲线类型包括连续可导曲线;
获取曲线模式,根据所述曲线模式和所选择的曲线类型对每一个拼接段生成所述电子凸轮的位移曲线、速度曲线和加速度曲线。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:通过采用连续可导曲线来生成位移曲线、速度曲线和加速度曲线,使得曲线变化过程没有突变的情况,因此,在三伺服整包机上使用时,大大减小了机械的振动现象,减少机械振动发出的声响,以延长机械的使用寿命。
进一步地,若所述电子凸轮在推程期的所述加速度曲线的曲线类型选择为三次函数,所述速度曲线的曲线类型为四次函数,所述位移曲线的曲线类型为五次函数,则所述电子凸轮的位移曲线、速度曲线和加速度曲线的通用表达式为:
由此得到所述电子凸轮在推程期时的位移曲线、速度曲线和加速度曲线的运动方程式为:
从上述描述可知,提供一种五次函数的实现方案,大大减小了机械的振动现象,减少机械振动发出的声响,以延长机械的使用寿命。
则设同步曲线的方程式为:
式中,y为在同步区内的从轴位移,c1为同步速度比;
则代入所述电子凸轮的位移曲线的通用表达式可得:
从上述描述可知,针对现有拼接的速度曲线都是以初始速度为0到末速度为0的过程,原先拼接功能很难实现对同步区的处理,通过速度模式可以实现对同步过程的曲线拼接,在这种模式下,拼接曲线可以实现飞剪功能与追剪功能。
进一步地,若所述电子凸轮在推程期的所述加速度曲线的曲线类型选择为双谐波函数,则可得所述电子凸轮在推程期的所述加速度曲线的方程式为:
由此得到所述电子凸轮的位移曲线的方程式为:
式中,A、B、C和D为系数;
从上述描述可知,提供一种双谐波函数的实现方案,大大减小了机械的振动现象,减少机械振动发出的声响,以延长机械的使用寿命。
式中,v为初始速度;
式中,v为初始速度;
从上述描述可知,针对现有拼接的速度曲线都是以初始速度为0到末速度为0的过程,原先拼接功能很难实现对同步区的处理,通过速度模式可以实现对同步过程的曲线拼接,在这种模式下,拼接曲线可以实现飞剪功能与追剪功能。
进一步地,还包括步骤:
接收回程请求,得到所述回程请求中在回程上所选择的曲线类型;
将回程曲线的主轴位移等同于所述推程期的主轴长度,将所述回程曲线的从轴初始位置设置为所述推程期的从轴终点位置,将所述回程曲线的从轴终点位置设置为0,之后根据所述曲线类的方程式得到所述回程曲线的位移曲线的运动方程式。
从上述描述可知,使用拼接曲线实现追剪功能时,只规划推程过程,无需要进行回程的位移计算,直接设置回程功能使能即可实现回程过程的曲线生成。
进一步地,所述回程请求中在回程上所选择的加速度曲线的曲线类型默认为三次函数。
请参照图12,一种电子凸轮的生成终端,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的一种电子凸轮的生成方法。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:通过采用连续可导曲线来生成位移曲线、速度曲线和加速度曲线,使得曲线变化过程没有突变的情况,因此,在三伺服整包机上使用时,大大减小了机械的振动现象,减少机械振动发出的声响,以延长机械的使用寿命。
请参照图1至图11,本发明的实施例一为:
一种电子凸轮的生成方法,包括步骤:
S1、获取电子凸轮的拼接参数,得到每一个拼接段的主轴长度和所选择的曲线类型,曲线类型包括连续可导曲线;
其中,曲线类型还包括匀速、匀加速、三次曲线、S型、修正梯型和摆线,在进行拼接曲线时,可自由选择不同的曲线类型进行拼接而成,比如匀速、匀加速和匀速构成一条拼接曲线等等。
S2、获取曲线模式,根据曲线模式和所选择的曲线类型对每一个拼接段生成电子凸轮的位移曲线、速度曲线和加速度曲线;
在本实施例中,如图6所示,若电子凸轮在推程期加速度曲线的曲线类型选择为三次函数,速度曲线的曲线类型为四次函数,位移曲线的曲线类型为五次函数,则电子凸轮的位移曲线、速度曲线和加速度曲线的通用表达式为:
由此得到电子凸轮在推程期时的位移曲线、速度曲线和加速度曲线的运动方程式为:
则设同步曲线的方程式为:
式中,y为在同步区内的从轴位移,c1为同步速度比;
则代入电子凸轮的位移曲线的通用表达式可得:
S3、接收回程请求,得到回程请求中在回程上所选择的曲线类型;
S4、将回程曲线的主轴位移等同于推程期的主轴长度,将回程曲线的从轴初始位置设置为推程期的从轴终点位置,将回程曲线的从轴终点位置设置为0,之后根据曲线类的方程式得到回程曲线的位移曲线的运动方程式。
其中,回程请求中在回程上所选择的加速度曲线的曲线类型默认为三次函数。
如图2所示,将追剪的行程分成推程、回程两部份,这两个的移动距离必须相同,从速度行程来看,即正向面积=负向面积。
如图3所示,通常在CAM的规划上,先产生位移相对关系再生成速度及加速度关系,但在本实施例中则以相对速度的关系来规划。因此要先产生速度关系再生成位移关系。但由于以位移关系图来推算速度关系对用户而言不甚方便,因此用户可以先实现对速度关系的拼接,再根据相对速度关系积分推算出对应的位移关系。
通过速度关系,正向面积=负向面积,这样对应的位移曲线才能回到起点。
在位移关系图中从轴转一圈的脉冲量Smax=200可以由计算速度关系图的面积求得:
正面积:(1*100/2+1*(200-100)+1*(300-200)/2)=200。
负面积:((-1)*100/2+(-1)*(200-100)+(-1)*(300-200)/2)=-200。
在追剪中只有当正面积=负面积时,从轴才会回到起点。而在实际应用中,在反向回程的速度上用户也可以设定以较高的速度运行来节省整个周期的时间。
当采用较为复杂的速度曲线进行回程处理时,在速度模式下,很难详细计算出准确的负向面积。在本实施例中,引入回程功能,由程序自己计算回程的过程曲线,这样避免用户的额外计算处理,方便使用。
回程功能又分为位移模式与速度模式:在曲线设计中,只要完成推程的过程设计,而对于回程曲线的处理上则不需要同步区的概念,快速回到起点即可。所以回程功能只需要设计相应的回程对应主轴长度与解析度即可自行完成回程曲线的计算,其中计算过程如下:
(1)、位移模式:
如图4所示,在已经设计推程曲线,加减速曲线类型选择匀加速形式,从轴的推程终点位移量为Hm,使能回程功能后,对应的回程主轴位移量Ls;则追剪的回程曲线默认是以五次函数加减速类型进行原点回归。
程序在完成推程曲线的计算后,会直接拼接一条反向的回程曲线,回程曲线对应主轴长度Ls,从轴从Hm运动到0的位置。具体计算过程可查看五次函数的推导公式。
(2)、速度模式:
在速度模式下,通过速度曲线的拼接来实现位移曲线的计算,如图5所示,设置的参数拼接的速度曲线,而使能回程功能时,程序自行计算出推程速度曲线下,从轴推程的终点位置量Hm,配合设置的回程对应的主轴位移量Ls,与推程速度曲线的末速度Vε,实现回程曲线的自动计算,计算参考五次函数的推导公式。其中回程的计算满足回程的初速度Vs=推程的末速度Vε。
在本实施例中,参考图8至图11可知,本实施例实际应用到一个使用拼接方式实现一个追剪曲线的过程,如图11可知,首先拼接曲线在实现同步的处理时,必须选择速度模式才能实现。其次拼接在回程曲线的实现,需要使能回程功能,同时设置回程所需要的主轴长度与解析度,回程的加减速曲线默认以五次函数加减速类型运行。
如图8可知,在使用速度模式拼接一条追剪曲线并且使能回程功能,只需要拼接推程的速度曲线即可。此时,第一段加速区速度曲线可以推算出其从轴位移量dS1=1000*(1-0)/2=500;第二段速度曲线即同步区的位移量dS2=(2000-1000)*1=500;第三段减速区速度曲线可推出其位移量dS3=(3000-2000)*(1-0)/2=500。
因此,回程曲线的计算是使用推程的从轴终点位置Smax=dS1+dS2+dS3=2000,作为回程的初始位置Ss=Smax=2000,而回程的位移过程是从Ss运动到0的位置,所以h=0-Ss=-2000。
由此,对应的回程主轴长度为Ls=6000-3000=3000,即Φ=Ls=3000。
因此调用五次函数追剪的位移公式:
即可计算出对应的回程曲线,如图9所示,最终,整个电子凸轮的位移曲线、速度曲线和加速度曲线如图10所示。
请参照图1至图11,本发明的实施例二为:
一种电子凸轮的生成方法,在本实施例中,如图7所示,若电子凸轮在推程期的加速度曲线的曲线类型选择为双谐波函数,则可得电子凸轮在推程期的加速度曲线的方程式为:
由此得到电子凸轮的位移曲线的方程式为:
式中,A、B、C和D为系数;
式中,v为初始速度;
式中,v为初始速度;
请参照图12,本发明的实施例三为:
一种电子凸轮的生成终端1,包括存储器3、处理器2及存储在存储器3上并可在处理器2上运行的计算机程序,处理器2执行计算机程序时实现上述实施例一的步骤。
综上所述,本发明提供的一种电子凸轮的生成方法及终端,通过采用连续可导曲线来生成位移曲线、速度曲线和加速度曲线,使得曲线变化过程没有突变的情况,因此,在三伺服整包机上使用时,大大减小了机械的振动现象,减少机械振动发出的声响,以延长机械的使用寿命;同时能够实现对拼接曲线的同步区进行同步操作处理以及自动回程功能,避免用户的额外计算处理,方便使用。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种电子凸轮的生成方法,其特征在于,包括步骤:
获取电子凸轮的拼接参数,得到每一个拼接段的主轴长度和所选择的曲线类型,所述曲线类型包括连续可导曲线;
获取曲线模式,根据所述曲线模式和所选择的曲线类型对每一个拼接段生成所述电子凸轮的位移曲线、速度曲线和加速度曲线。
8.根据权利要求2至7任一所述的一种电子凸轮的生成方法,其特征在于,还包括步骤:
接收回程请求,得到所述回程请求中在回程上所选择的曲线类型;
将回程曲线的主轴位移等同于所述推程期的主轴长度,将所述回程曲线的从轴初始位置设置为所述推程期的从轴终点位置,将所述回程曲线的从轴终点位置设置为0,之后根据所述曲线类的方程式得到所述回程曲线的位移曲线的运动方程式。
9.根据权利要求8所述的一种电子凸轮的生成方法,其特征在于,所述回程请求中在回程上所选择的加速度曲线的曲线类型默认为三次函数。
10.一种电子凸轮的生成终端,包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现所述权利要求1至9任一所述的一种电子凸轮的生成方法。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant |