CN114326579A - 模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法及伺服驱动器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法及伺服驱动器，包括以下步骤：S1.计算并存储凸轮曲线的曲线参数；S2.啮合条件成立时执行参数为步骤S1中所得曲线参数的凸轮曲线；S3.根据主轴位置输出给定位置指令。本方案提供一种内置有电子凸轮功能的新型模切专用凸轮伺服驱动器，利用多次样条曲线算法，完全脱离上位机系统或PLC的控制，只需要简单的参数设置就能实现模切机的工艺要求，而且具有同步速度快、精度高、一致性好等特点。

Description

模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法及伺服驱动器

技术领域

本发明属于模切专用凸轮伺服驱动器技术领域，尤其是涉及一种模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法及其伺服驱动器。

背景技术

瓦楞纸模切机主要在印刷开槽送纸设备上应用，主要有三个重要组成部分：胶辊轮、前缘送纸和真空吸风系统。其中胶辊轮和送纸轴必须要用到凸轮功能以保证送纸精度。传统的送纸机构均采用高精度机械凸轮机构进行送纸的控制，整套机械凸轮价格上万美元，并且需要经常性的维护，而且，由于长时间的使用，也会因为磨损而会导致精度的降低，当应用于不同长度的印刷场景时，需要机械的反复调校，耗时耗力，这使得它成为了系统的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题，提供一种模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法及其伺服驱动器。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，包括以下步骤：

S1.计算并存储凸轮曲线的曲线参数；

S2.啮合条件成立时执行参数为步骤S1中所得曲线参数的凸轮曲线；

S3.根据主轴位置输出给定位置指令。

在上述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法中，步骤S1中，通过矩阵方程计算曲线参数；

步骤S1中，在计算得到曲线参数后，将曲线参数存入伺服驱动的存储器；

步骤S2中，执行凸轮曲线所使用的曲线参数从伺服驱动的存储器中读取。

在上述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法中，步骤S1与S2之间还包括，在步骤S1中将曲线参数存入伺服驱动的存储器后，从存储器中读取曲线参数，若读取成功，则等待啮合条件成立，若读取未成功，则重复执行步骤S1。

在上述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法中，步骤S3之后还包括：

S4.伺服驱动根据给定位置指令驱动电机运行。

在上述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法中，所述的凸轮曲线为样条曲线。

在上述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法中，所述的样条曲线为三次样条曲线。

在上述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法中，三次样条曲线为：

S_i(x)＝a_i+b_i(x-x_i)+c_i(x-x_i)²+d_i(x-x_i)³，i＝0,1,…,n-1

其中，x_i为第i个离散点的x坐标，x为生成的拟合曲线的x坐标；a_i、b_i、c_i、d_i代表4n个未知系数,所述的曲线参数为该4n个未知系数。

在上述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法中，所述的矩阵方程为：

m_i＝S_i’(x_i)，m_i表示第i段拟合曲线的导数，i＝0,1,…,n；

h_i＝x_i+1-x_i，h_i表示第i个离散点的y坐标，i＝0,1,…,n-2。

在上述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法中，通过高斯消元法求解步骤S1中的矩阵方程得到每段位置的四个未知系数a_i、b_i、c_i、d_i：

a_i＝y_i

一种模切专用伺服驱动器，其特征在于，通过商户任意一项所述的电子凸轮功能实现方法实现电子凸轮功能。

本发明的优点在于：本方案提供一种内置有电子凸轮功能的新型模切专用凸轮伺服驱动器，利用多次样条曲线算法，完全脱离上位机系统或PLC的控制，只需要简单的参数设置就能实现模切机的工艺要求，而且具有同步速度快、精度高、一致性好等特点。

附图说明

图1为本方案模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

本方案提供了一种模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法及通过电子凸轮功能实现方法实现电子凸轮功能的伺服驱动器，主要用于实现内置凸轮规划算法提高目标曲线拟合度，在全速段实现凸轮功能，通过内置电子凸轮功能解决主从轴的同步问题，无需采用机械凸轮机构进行送纸控制，无需经常性的维护，也不会因为磨损而导致精度降低的问题，具有精度高、一致性好以及投入成本和维护成本低等优点，具体实现方法如下：

本实施例选用样条差值方法来实现平滑的凸轮曲线，结合实际效果，采用三次样条曲线算法为凸轮曲线，为使曲线平滑，从轴位置在任意区间内的一阶和二阶导数也必须连续，那么n个三次多项式的分段公式即为：

S_i(x)＝a_i+b_i(x-x_i)+c_i(x-x_i)²+d_i(x-x_i)³，i＝0,1,…,n-1

其中，x_i为第i个离散点的x坐标，x为生成的拟合曲线的x坐标；a_i、b_i、c_i、d_i代表4n个未知系数,曲线参数为该4n个未知系数。

根据插值和微分连续性及边界条件以及定点，可通过中间方程等效为矩阵方程来计算每段样条曲线的系数a_i、b_i、c_i、d_i，矩阵方程为：

m_i＝S_i’(x_i)，m_i表示第i段拟合曲线的导数，i＝0,1,…,n；

h_i＝x_i+1-x_i，h_i表示第i个离散点的y坐标，i＝0,1,…,n-2。

通过高斯消元法求解矩阵方程可得到每段位置的四个未知系数a_i、b_i、c_i、d_i，a_i＝y_i；

即可得到在第i段内的任意输入x(主轴位置)对应的y(从轴位置)。

在投入使用时，伺服驱动器先根据机械参数和上述样条曲线算法、矩阵方程计算需要的曲线参数，在计算得到曲线参数后，将曲线参数存入伺服驱动的存储器；

从存储器中读取曲线参数，若读取成功，则等待啮合条件成立，若读取未成功，则继续根据矩阵方程计算曲线参数并保存；等待啮合条件成立，啮合条件成立时执行参数为前述所得曲线参数的三次样条曲线算法；

执行三次样条曲线算法，根据主轴位置x输出给定位置指令，伺服驱动根据给定位置指令驱动电机运行。

即伺服上电后，先计算出需要的样条曲线参数并存入存储器，在准备执行凸轮动作时，取出曲线参数并根据外部脉冲位置计算凸轮曲线规划后的位置指令送入驱动单元，电机即按照设计的凸轮曲线执行动作。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用凸轮曲线、曲线参数、位置指令、伺服驱动器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.计算并存储凸轮曲线的曲线参数；

S2.啮合条件成立时执行参数为步骤S1中所得曲线参数的凸轮曲线；

S3.根据主轴位置输出给定位置指令。

2.根据权利要求1所述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，步骤S1中，通过矩阵方程计算曲线参数；

步骤S1中，在计算得到曲线参数后，将曲线参数存入伺服驱动的存储器；

步骤S2中，执行凸轮曲线所使用的曲线参数从伺服驱动的存储器中读取。

3.根据权利要求2所述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，步骤S1与S2之间还包括，在步骤S1中将曲线参数存入伺服驱动的存储器后，从存储器中读取曲线参数，若读取成功，则等待啮合条件成立，若读取未成功，则重复执行步骤S1。

4.根据权利要求3所述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，步骤S3之后还包括：

S4.伺服驱动根据给定位置指令驱动电机运行。

5.根据权利要求2-4任意一项所述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，所述的凸轮曲线为样条曲线。

6.根据权利要求5所述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，所述的样条曲线为三次样条曲线。

7.根据权利要求6所述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，三次样条曲线为：

S_i(x)＝a_i+b_i(x-x_i)+c_i(x-x_i)²+d_i(x-x_i)³，i＝0，1，...，n-1

其中，x_i为第i个离散点的x坐标，x为生成的拟合曲线的x坐标；a_i、b_i、c_i、d_i代表4n个未知系数,所述的曲线参数为该4n个未知系数。

8.根据权利要求7所述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，所述的矩阵方程为：

m_i＝S_i’(x_i)，m_i表示第i段拟合曲线的导数，i＝0，1，...，n；

h_i＝x_i+1-x_i，h_i表示第i个离散点的y坐标，i＝0，1，...，n-2。

9.根据权利要求8所述的模切专用伺服驱动器电子凸轮功能实现方法，其特征在于，通过高斯消元法求解步骤S1中的矩阵方程得到每段位置的四个未知系数a_i、b_i、c_i、d_i：

a_i＝y_i

10.一种模切专用伺服驱动器，其特征在于，通过权利要求1-9任意一项所述的电子凸轮功能实现方法实现电子凸轮功能。

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