CN116040069A - 一种高速自动剪带机精确剪带的控制方法及其存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速自动剪带机精确剪带的控制方法及其存储介质，包括信息收集，计算位移坐标、烟箱捆扎带剪切、复检、再次复检和出箱步骤，本发明控制剪带装置切刀贴近烟箱过程中采用“快速(绝对位移)+慢速(速度控制)”切换方式，保证刀头贴近烟箱的平稳性，可以确保切刀与烟箱面接触的控制精度；剪带机工作过程采用“初检+复检”相结合双侧剪带方式，保证剪带机剪带成功率，避免遗漏，确保抽带回收效率，和生产运行可靠性及生产质量；对于同一剪带机，只有初次使用时对如上所述中的零点校准值及各偏移量进行标定，后续使用过程中无需再调整，剪带机也能确保剪带控制精度。

Description

一种高速自动剪带机精确剪带的控制方法及其存储介质

技术领域

本发明属于捆扎式包装箱拆解自动控制技术领域，尤其涉及一种高速自动剪带机精确剪带的控制方法及其存储介质。

背景技术

在烟草生产过程中，原烟库的烟箱需经过烟箱解包后才能进入制丝生产车间进行加工，其中去除烟箱捆扎带是解包必不可少的重要环节，而剪带机是制丝解包工艺中主要的一台剪带设备。剪带机是通过视觉检测系统对烟箱捆扎带进行识别分析并计算出其位置坐标，利用控制系统及伺服控制器驱动剪带机的剪带装置和收带装置，从而完成烟箱捆扎带的剪带和收带。

剪带控制是剪带机的核心指标，目前剪带机的剪切装置伸缩靠近烟箱基本是采用气缸或普通变频器+感应触碰检测控制，存在无法精确控制切刀与烟箱面接触的距离，导致切刀接触烟箱面存在挤压或者，切刀没有接触到烟箱面，从而造成剪带失败；另一方面，剪带机目前剪带控制方法都是从烟箱捆扎带的左侧或右侧进行剪带，而且只剪一次，不存在复检。若烟箱捆扎带挑带侧烟箱表面破损或凸凹，很难保证剪带成功率，降低了剪带机的稳定性和运行有效率，影响生产效率，甚至未完成剪带烟箱直接进入下一个生产工序，造成生产质量事故。

因此，研制一种能够控制剪带机精准剪切捆扎带的方法是解决问题的关键。

发明内容

本发明在于提供一种高速自动剪带机精确剪带的控制方法。

本发明通过以下技术方案实现：包括以下步骤：

A、信息收集，计算位移坐标，先通过控制系统根据视觉系统提供的捆扎带坐标，基于剪带装置和收带装置的原点坐标X.Y.Z为0.0.0，计算出每条捆扎带的实际执行坐标，然后依据实际执行坐标控制剪带装置和收带装置的移动轨迹，具体计算方式为：

A1、根据剪带装置沿着水平X方向前进剪带的位移轨迹，确定其位移坐标，计算式①为：A_nm＝X_nm+X₀+K_nj×△A；

A2、根据剪带装置切刀垂直方向与烟箱表面靠近时的位移轨迹，确定切刀的位移坐标，计算式②为：Z_nm＝Z₀+V_nm；

A3、根据剪带装置挑带切刀与烟箱表面接触后剪带装置沿着水平X方向前进/后退的位移轨迹，确定其位移坐标，计算式③为：B_nm＝A_nm-K_nj×△B；

A4、根据剪带装置B_nm位移坐标，确定剪带装置挑带刀头调整位移坐标，计算式④为：C_nm＝B_nm+K_nj×△C；

A5、根据剪带装置完成剪带后收带装置沿着X方向前进收带的位移轨迹，确定收带装置收带位移坐标，计算式⑤为：S_nm＝X_nm+X₀+K_nj×△S；

A6、根据收带装置夹带后沿着X方向往后退的位移轨迹，确定收带装置收带位移坐标，计算式⑥为：W_nm＝S_nm-△W；

计算式①～⑥中：

n表示视觉检测次数，

m表示捆扎带数量；

X₀表示零点校准值，为常量；

X_nm表示视觉检测系统给PLC控制系统的捆扎带坐标；

△A为常量，表示剪带装置剪带走行偏移量；

△B为常量，表示剪带装置挑带走行偏移量；

△C为常量，表示剪带装置挑带刀头调整偏移量；

△S为常量，表示收带装置收带走行偏移量；

△W为常量，表示收带装置夹带走行偏移量；

B、烟箱捆扎带剪切，根据步骤A计算得的坐标数据，控制剪带装置和切刀进行剪切捆扎带，具体剪切方式为：

B1、烟箱进入到辊道输送机后，顶起装置顶起烟包，控制系统给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，对烟箱拍捆扎带进行第一次检测并识别捆扎带位置，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；

B2、根据步骤A1的计算式①计算而得实际的执行坐标，剪带装置根据执行坐标进行位移，完成烟箱捆扎带寻带；

B3、根据步骤A2的计算式②计算而得实际的执行坐标，剪带装置切刀根据执行坐标进行位移，使切刀表面与烟箱表面接触；

B4、根据步骤A3的计算式③计算而得实际的执行坐标，剪带装置挑带刀头根据执行坐标进行位移，接触并切断捆扎带，然后剪带装置后退，远离烟箱；

B5、根据步骤A4的计算式④计算而得实际的执行坐标，切刀根据执行坐标进行位移，在步骤A3挑带剪带过程中，切刀接触捆扎带后，刀头调整，使切刀面与烟箱表面接触平行，防止挑带位移过程中，切刀戳破烟箱。

B6、根据步骤A5的计算式⑤计算而得实际的执行坐标，收带装置根据执行坐标前进位移，夹持被切断的捆扎带；

B7、根据步骤A6的计算式⑥计算而得实际的执行坐标，剪带装置松开捆扎带，进入待机状态，而收带装置根据执行坐标，夹持被切断的捆扎带后退位移。

C、复检，当执行完步骤B1～B7的烟箱捆扎带剪切工作后，控制系统再次给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，视觉检测系统对第一次完成剪带和收带后的烟箱拍照进行图像处理识别捆扎带位置，检测是否有第一次剪带失败而遗留的捆扎带，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；若没有捆扎带，剪带机执行烟箱出箱；若烟箱上还有捆扎带，控制系统再次执行步骤A1～A6步骤，根据计算式①～⑥计算出剪带装置和收带装置的各种走行坐标，然后重复执行步骤B1～B7的烟箱捆扎带剪切工作；

D、再次复检，未检测出捆扎带则出箱进下一个生产工序。若检测出捆扎带则控制系统认为捆扎带因为烟箱破损严重导致无法完成剪带并出箱，烟箱进行下一个工位并进行烟箱剪带异常报警，等待人工确认后，进入下一个生产工序。

本发明的有益效果是：(1)本发明控制剪带装置和切刀贴近烟箱过程中采用“快速(绝对位移)+慢速(速度控制)”切换方式，保证刀头贴近烟箱的平稳性，可以确保切刀与烟箱面接触的控制精度；

(2)本发明采用“初检+复检”相结合双侧剪带方式，保证剪带机剪带成功率，避免遗漏，确保抽带回收效率，和生产运行可靠性及生产质量；

(3)对于同一剪带机，只有初次使用时对如上所述中的零点校准值及各偏移量进行标定，后续使用过程中无需再调整，剪带机也能确保剪带控制精度。

附图说明

图1为本发明的工作流程图；

图2为本发明剪带装置工作状态流程；

图3为本发明收带装置工作状态流程；

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员能更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对其具体实施方式进行详细的说明。

如图1～3所示的一种高速自动剪带机精确剪带的控制方法，包括以下步骤，

A、信息收集，计算位移坐标，先通过控制系统根据视觉系统提供的捆扎带坐标，基于剪带装置和收带装置的原点坐标X.Y.Z为0.0.0，计算出每条捆扎带的实际执行坐标，然后依据实际执行坐标控制剪带装置和收带装置的移动轨迹，具体计算方式为：

A1、根据剪带装置沿着水平X方向前进剪带的位移轨迹，确定其位移坐标，计算式①为：A_nm＝X_nm+X₀+K_nj×△A；

A2、根据剪带装置切刀垂直方向与烟箱表面靠近时的位移轨迹，确定切刀的位移坐标，计算式②为：Z_nm＝Z₀+V_nm；

A3、根据剪带装置挑带切刀与烟箱表面接触后剪带装置沿着水平X方向前进/后退的位移轨迹，确定其位移坐标，计算式③为：B_nm＝A_nm-K_nj×△B；

A4、根据剪带装置B_nm位移坐标，确定剪带装置挑带刀头调整位移坐标，计算式④为：C_nm＝B_nm+K_nj×△C；

A5、根据剪带装置完成剪带后收带装置沿着X方向前进收带的位移轨迹，确定收带装置收带位移坐标，计算式⑤为：S_nm＝X_nm+X₀+K_nj×△S；

A6、根据收带装置夹带后沿着X方向往后退的位移轨迹，确定收带装置收带位移坐标，计算式⑥为：W_nm＝S_nm-△W；

计算式①～⑥中：

n表示视觉检测次数，

m表示捆扎带数量；

X₀表示零点校准值，为常量；

X_nm表示视觉检测系统给PLC控制系统的捆扎带坐标；

△A为常量，表示剪带装置剪带走行偏移量；

△B为常量，表示剪带装置挑带走行偏移量；

△C为常量，表示剪带装置挑带刀头调整偏移量；

△S为常量，表示收带装置收带走行偏移量；

△W为常量，表示收带装置夹带走行偏移量；

B、烟箱捆扎带剪切，根据步骤A计算得的坐标数据，控制剪带装置和切刀进行剪切捆扎带，具体剪切方式为：

B1、烟箱进入到辊道输送机后，顶起装置顶起烟包，控制系统给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，对烟箱拍捆扎带进行第一次检测并识别捆扎带位置，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；

B2、根据步骤A1的计算式①计算而得实际的执行坐标，剪带装置根据执行坐标进行位移，完成烟箱捆扎带寻带；

B3、根据步骤A2的计算式②计算而得实际的执行坐标，剪带装置切刀根据执行坐标进行位移，使切刀表面与烟箱表面接触；

B4、根据步骤A3的计算式③计算而得实际的执行坐标，剪带装置挑带刀头根据执行坐标进行位移，接触并切断捆扎带，然后剪带装置后退，远离烟箱；

B5、根据步骤A4的计算式④计算而得实际的执行坐标，切刀根据执行坐标进行位移，在步骤A3挑带剪带过程中，切刀接触捆扎带后，刀头调整，使切刀面与烟箱表面接触平行，防止挑带位移过程中，切刀戳破烟箱。

B6、根据步骤A5的计算式⑤计算而得实际的执行坐标，收带装置根据执行坐标前进位移，夹持被切断的捆扎带；

B7、根据步骤A6的计算式⑥计算而得实际的执行坐标，剪带装置松开捆扎带，进入待机状态，而收带装置根据执行坐标，夹持被切断的捆扎带后退位移。

C、复检，当执行完步骤B1～B7的烟箱捆扎带剪切工作后，控制系统再次给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，视觉检测系统对第一次完成剪带和收带后的烟箱拍照进行图像处理识别捆扎带位置，检测是否有第一次剪带失败而遗留的捆扎带，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；若没有捆扎带，剪带机执行烟箱出箱；若烟箱上还有捆扎带，控制系统再次执行步骤A1～A6步骤，根据计算式①～⑥计算出剪带装置和收带装置的各种走行坐标，然后重复执行步骤B1～B7的烟箱捆扎带剪切工作；

D、再次复检，未检测出捆扎带则出箱进下一个生产工序。若检测出捆扎带则控制系统认为捆扎带因为烟箱破损严重导致无法完成剪带并出箱，烟箱进行下一个工位并进行烟箱剪带异常报警，等待人工确认后，进入下一个生产工序。

所述步骤A2中Z₀为切刀快速贴近烟箱位移量，是固定值，快速阶段，切刀以绝对位移方式快速靠近烟箱，当走完Z₀位移后，无级切换成慢速，切刀以速度控制方式慢速逼近烟箱表面，随着切刀逼近烟箱，V_nm也逐渐减小，当V_nm小于一定距离时，即切刀已经与烟箱表面接触，切刀前进停止，等待执行切断捆扎带操作。

所述步骤A1中K_nj是特征变量，表示切刀挑剪带方向，决定着刀头从捆扎带左侧挑带剪带还是从捆扎带右侧挑带剪带，而且∣K_nj∣＝1(0﹤j≤m)，当j<m时，K_1j常为正向，即K_1j＝1，剪带机切刀从捆扎带右侧方向进行挑带剪带；当j＝m时，K_1j常为负向，即K_1j＝-1，剪带机切刀从捆扎带左侧方向进行挑带剪带。

所述步骤A1执行复检过程中，捆扎带数量m≠0时，表示第一周期完成后烟箱存在未剪完的捆扎带，控制系统根据计算式计算式①的数值得出计算式∣X_1m－X_2m∣≤△E，再进一步根据计算式∣X_1m－X_2m∣≤△E计算数值则判断X_1m与X_2m是否为同一根捆扎带；若为同一根捆扎带，K_2J＝-K_1J，剪带机切刀挑剪带就从第一次挑剪带的相反方向进行挑带剪带；若为不是同一根捆扎带，当j<m时，K_2J常为正向，K_2J＝1，剪带机切刀从捆扎带右侧方向进行挑带剪带；当j＝m时，K_2J常为负向，K_2J＝-1，剪带机切刀从捆扎带左侧方向进行挑带剪带。

所述步骤B中剪带装置的最大位移速度为：1500mm/s。

所述步骤B中切刀的最大位移速度为：500mm/s。

所述步骤A中，X_o零点偏移量来校准，根据剪带机和剪带装置的尺寸规格定义X_o＝350mm；剪带装置剪带走行偏移量ΔA＝150mm；剪带装置挑带走行偏移量ΔB＝180mm；剪带装置挑带刀头调整偏移量ΔC＝40mm；收带装置收带走行偏移量ΔS＝20mm；ΔW为常量，表示收带装置夹带走行偏移量ΔW＝260mm；且以上所述偏移量标定后均为固定值。

本发明的剪带机压剪收带控制方法具体实现方式如下：

一、初次使用剪带机，需要对以上所述坐标中的偏移量参数进行初始化标定，在本发明的控制方法中，由于视觉检测与剪带装置和收带装置的基准点不同，故采用X_o零点偏移量来校准，根据剪带机和剪带装置的尺寸规格定义X_o＝350mm；剪带装置剪带走行偏移量ΔA＝150mm；剪带装置挑带走行偏移量ΔB＝180mm；剪带装置挑带刀头调整偏移量ΔC＝40mm；收带装置收带走行偏移量ΔS＝20mm；ΔW为常量，表示收带装置夹带走行偏移量ΔW＝260mm；以上所述的偏移量标定后均为固定值，无需重复调整。

二、根据剪带机工作流程(图2)执行剪带和收带的具体描述：

初始状态，控制系统通过伺服控制器控制伺服电机带动剪带装置、收带装置及切刀回到原点位置(初始位置的坐标X.Y.Z)，此时，剪带装置当前实际位置为：0mm；切刀当前实际位置为：0mm；收带装置当前实际位置为：0mm，并控制剪带机进行初始化，辊道输送机等待进料；

A、初检和计算位移坐标，烟箱进入到辊道输送机后，顶起装置顶起烟包，控制系统给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，对烟箱拍捆扎带进行第一次检测并识别捆扎带位置，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；本实例中第一次(n＝1)视觉检测的烟箱捆扎带坐数量为4，即m＝4；视觉检测的烟箱捆扎带坐标依次为X₁₁＝150mm，X₁₂＝435mm，X₁₃＝650mm，X₁₄＝1050mm；剪带方向前3条从捆扎带的右侧进行挑带剪带，最后一条从捆扎带左侧进行挑带剪带，即K₁₁＝K₁₂＝K₁₃＝1，K₁₄＝-1，控制系统通过以下坐标式计算出各执行坐标：

A1、以计算式①A_nm＝X_nm+X_o+K_nj*ΔA计算剪带装置剪带走行坐标，计算而得实际的执行坐标A₁₁＝650mm，A₁₂＝935mm，A₁₃＝1150mm，A₁₄＝1250mm；

A2、以计算式②Z_nm＝Z_o+V_nm计算剪带装置伸刀走行坐标，同一台剪带机Z_o是固定值，本实例中Z_o＝400mm，V_nm是变量；

A3、以计算式③B_nm＝A_nm-K_nj*ΔB计算剪带装置挑带走行坐标，计算而得实际的执行坐标B₁₁＝470mm，B₁₂＝755mm，B₁₃＝850mm，B₁₄＝1430mm；

A4、以计算式④C_nm＝B_nm+K_nj*ΔC计算剪带装置挑带刀头调整坐标，计算而得实际的执行坐标C₁₁＝510mm，C₁₂＝795mm，C₁₃＝890mm，C₁₄＝1390mm；

A5、以计算式⑤S_nm＝X_nm+X_o+K_nj*ΔS计算收带装置收带走行坐标，计算而得实际的执行坐标S₁₁＝520mm，S₁₂＝805mm，S₁₃＝900mm，S₁₄＝1380mm；

A6、以计算式⑥W_nm＝S_nm-ΔW计算收带装置夹带走行坐标，计算而得实际的执行坐标W₁₁＝260mm，W₁₂＝545mm，W₁₃＝740mm，W₁₄＝1120mm。

B、烟箱捆扎带剪切，烟箱进入到辊道输送机后，顶起装置顶起烟包，控制系统给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，对烟箱拍捆扎带进行第一次检测并识别捆扎带位置，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；根据步骤A中计算式①～⑥计算得的坐标数据，控制剪带装置和切刀进行剪切捆扎带，以第一条带剪带和收带过程进行具体描述：

B1、剪带装置和收带装置处于待机状态，此时，视觉检测识别烟箱捆扎数量m≠0时，剪带装置进入走行位移程序，伺服控制器采用绝对位移方式控制伺服电机通过同步带模组带动剪带装置沿X方向从当前0mm位置以1500mm/s速度快速移动到A₁₁＝650mm位置，剪带装置当前位置等于650mm时，剪带装置停止前进；

B2、根据步骤A2的计算式②计算而得实际的执行坐标，切刀伺服控制器采用绝对位移方式控制伺服电机通过丝杆模组沿Z方向从当前0mm位置以500mm/s速度快速移动到Z_o＝400mm位置，此时切刀与烟箱面之间的距离为V₁₁；

B3、由左激光测距传感器实际采集而得，一般小于30mm，同时切刀伺服控制器由绝对位移方式转为速度控制方式，切刀以50mm/s速度慢速逼近烟箱，当V₁₁≤10mm时，切刀前进停止；通过偏转气缸使切刀左偏，使切刀头刚好与烟箱表面接触，进而剪带装置进入挑带走行位移程序，伺服控制器采用绝对位移方式控制伺服电机通过同步带模组带动剪带装置沿X方向从当前650mm位置以200mm/s速度往回移动挑带(即从捆扎带的右侧挑带和剪带)，

B4、当剪带装置的当前位置等于C₁₁＝510mm时，控制系统控制偏转气缸使切刀调平，使切刀面与烟箱表面平行，防止切刀挑带过程中烟箱破损，直到剪带装置的当前位置等于B₁₁＝470mm时，剪带装置停止，若检测到挑带成功，剪带装置进入夹剪带程序，控制系统控制夹带气缸使捆扎带夹带剪带；

B5、等捆扎带夹紧并剪断后，剪带装置进入缩刀回位程序，切刀伺服控制器采用绝对位移方式控制伺服电机通过丝杆模组沿Z方向从当前≥410mm位置以500mm/s的速度快速回到原点位置；当切刀装置当前位置为0mm，剪带装置后退回位完成；

B6、收带装置进入收带走行程序，伺服控制器采用绝对位移方式控制伺服电机通过同步带模组带动收带装置沿X方向从当前0mm位置以1500mm/s速度快速移动到S₁₁＝520mm位置，收带装置当前位置等于520mm时，收带装置前进停止并进入夹带程序，

B7、控制系统控制皮带夹紧气缸使上下皮带夹紧捆扎带，夹紧到位后，剪带装置进入松带程序，即夹紧气缸松开(松开到位后，剪带装置进入待机状态)的同时，收带装置进入夹带走行程序，从当前520mm位置以1500mm/s速度快速移动到W₁₁＝260mm位置，收带装置进行收带，控制系统控制上下皮带电机带动上下皮带运行使捆扎带回收，运行5s后默认带子回收完成，收带装置的夹带装置松开，松开到位后，此时收带装置进入待机状态，完成收带操作。

特别地，剪带装置进入B3的挑带走行程序，出现挑带失败时，收带装置仍处于待机状态，不会往下执行程序，此时剪带装置回到A₁₁＝650mm的位置，然后剪带装置依次进入步骤B1和B5，最后进入待机，等待执行下一命令。

当完成第一捆扎带完成剪带和收带流程，剪带装置和收带装置都处于待机，当前位置分别为：470mm和260mm，后续未的捆扎带的剪带和收带就从当前位置按照以上所述执行，依次完成所有捆扎带剪带和收带，执行完最后一条捆扎带剪带和收带后，收带装置和剪带装置自动快速回到原点位置。

C、复检，具体描述为，

C1、在步骤B剪收带完成所有烟箱捆扎带后，剪带装置和收带装置回原点待机，控制系统再次给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，对第一次完成剪带和收带后的烟箱拍照进行图像处理识别捆扎带位置，检测是否有第一次剪带失败而遗留的捆扎带，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；

D、再次复检，未检测出捆扎带则出箱进下一个生产工序。若检测出捆扎带则控制系统认为捆扎带因为烟箱破损严重导致无法完成剪带并出箱，烟箱进行下一个工位并进行烟箱剪带异常报警，等待人工确认后，进入下一个生产工序。

为了更详细说明本发明剪带机“初检+复检”相结合双侧控制方法，本实例中视觉复检(n＝2)烟箱捆扎带坐数量为m＝2，烟箱捆扎带坐标为X₂₁＝140mm，X₂₂＝600mm，说明第一周期依次执行四条捆扎带剪带和收带完成后，存在两条捆扎带未剪干净；此时先判断X₁₁与X₂₁、X₁₂与X₂₂是否为同一根捆扎带，规定|X_1m-X_2m|≤50mm，则认为同一根捆扎带，否则为不同捆扎带；显然X₁₁与X₂₁为同一根捆扎，则K_2j＝-K_1j，剪带机切刀挑剪带就从第一次挑剪带的相反方向进行挑带剪带，即K₂₁＝-1。而X₁₂与X₂₂不是同一根捆扎带，当j<m时，K_2j常为正向，即K_2j＝1，剪带机切刀从捆扎带右侧方向进行挑剪带；当j＝m时，K_2j常为负向，即K_2j＝-1，剪带机切刀从捆扎带左侧方向进行挑剪带，即K₂₂＝-1。控制系统依据视觉复检提供的捆扎带的坐标，具体计算方式如下：

以计算式①A_nm＝X_nm+X_o+K_nj*ΔA计算剪带装置剪带走行坐标，计算而得实际的执行坐标A₂₁＝340mm，A₂₂＝800mm。

以计算式②Z_nm＝Z_o+V_nm计算剪带装置伸刀走行坐标，同一台剪带机Z_o是固定值，本实例中Z_o＝400mm，V_nm是变量。

以计算式计算③B_nm＝A_nm-K_nj*ΔB剪带装置挑带走行坐标，计算而得实际的执行坐标B₂₁＝420mm，B₂₂＝980mm。

以计算式④C_nm＝B_nm+K_nj*ΔC计算剪带装置挑带刀头调整坐标，计算而得实际的执行坐标C₂₁＝380mm，C₂₂＝940mm。

以计算式⑤S_nm＝X_nm+X_o+K_nj*ΔS计算收带装置收带走行坐标，计算而得实际的执行坐标S₂₁＝370mm，S₂₂＝830mm。

以计算式⑥W_nm＝S_nm-ΔW计算收带装置夹带走行坐标，计算而得实际的执行坐标W₂₁＝110mm，W₂₂＝570mm。

进而地，再次执步骤B1～B7行剪收带环节，基于第二次复检控制系统计算出的执行坐标，剪带装置和收带装置按以上所述工作流程相互协作依次完成烟箱捆扎带的剪带和收带，然后再次执行步骤C复检，若没有识别到未剪的捆扎带，剪带机进入出箱程序；或者有识别到未剪的捆扎带，此时剪带机工位烟箱信息会附加异常烟箱并进行报警，剪带机进入出箱程序。出箱程序具体描述为，剪带装置和收带装置回到原点待机，辊道输送机将剪带机工位烟箱输送至下一个工位，出箱完成后，转入步骤B1初始状态。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1～9所述的方法。

综上所述，剪带机只执行一次剪收带环节，简称为“初检”单侧剪带方式，而剪带机只执行两次剪收带环节，简称为“初检+复检”相结合双侧剪带。本发明提出的一种高速自动剪带机精确剪带的控制方法，是“初检+复检”双侧剪带相结合自由组合控制，提高剪带效率。按“初检+复检”双侧剪带相结合剪带方式，剪带机工作效率在50s/箱，剪带机生产能力可以达到60箱/h，远远满足烟草工艺生产需求。

最后，需要说明的是，以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、信息收集，计算位移坐标，先通过控制系统根据视觉系统提供的捆扎带坐标，基于剪带装置和收带装置的原点坐标X.Y.Z为0.0.0，计算出每条捆扎带的实际执行坐标，然后依据实际执行坐标控制剪带装置和收带装置的移动轨迹；

B、烟箱捆扎带剪切，根据步骤A计算得的坐标数据，控制剪带装置和切刀进行剪切捆扎带；

C、复检，当执行完步骤B1～B7的烟箱捆扎带剪切工作后，控制系统再次给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，视觉检测系统对第一次完成剪带和收带后的烟箱拍照进行图像处理识别捆扎带位置，检测是否有第一次剪带失败而遗留的捆扎带，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；若没有捆扎带，剪带机执行烟箱出箱；若烟箱上还有捆扎带，控制系统再次执行步骤A1～A6步骤，根据计算式①～⑥计算出剪带装置和收带装置的各种走行坐标，然后重复执行步骤B1～B7的烟箱捆扎带剪切工作；

D、再次复检，未检测出捆扎带则出箱进下一个生产工序。若检测出捆扎带则控制系统认为捆扎带因为烟箱破损严重导致无法完成剪带并出箱，烟箱进行下一个工位并进行烟箱剪带异常报警，等待人工确认后，进入下一个生产工序。

2.根据权利要求1所述的高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于：所述步骤A的具体计算方式为

A1、根据剪带装置沿着水平X方向前进剪带的位移轨迹，确定其位移坐标，计算式①为：A_nm＝X_nm+X₀+K_nj×△A；

A2、根据剪带装置切刀垂直方向与烟箱表面靠近时的位移轨迹，确定切刀的位移坐标，计算式②为：Z_nm＝Z₀+V_nm；

A3、根据剪带装置挑带切刀与烟箱表面接触后剪带装置沿着水平X方向前进/后退的位移轨迹，确定其位移坐标，计算式③为：B_nm＝A_nm-K_nj×△B；

A4、根据剪带装置B_nm位移坐标，确定剪带装置挑带刀头调整位移坐标，计算式④为：C_nm＝B_nm+K_nj×△C；

A5、根据剪带装置完成剪带后收带装置沿着X方向前进收带的位移轨迹，确定收带装置收带位移坐标，计算式⑤为：S_nm＝X_nm+X₀+K_nj×△S；

A6、根据收带装置夹带后沿着X方向往后退的位移轨迹，确定收带装置收带位移坐标，计算式⑥为：W_nm＝S_nm-△W；

计算式①～⑥中：

n表示视觉检测次数，

m表示捆扎带数量；

X₀表示零点校准值，为常量；

X_nm表示视觉检测系统给PLC控制系统的捆扎带坐标；

△A为常量，表示剪带装置剪带走行偏移量；

△B为常量，表示剪带装置挑带走行偏移量；

△C为常量，表示剪带装置挑带刀头调整偏移量；

△S为常量，表示收带装置收带走行偏移量；

△W为常量，表示收带装置夹带走行偏移量。

3.根据权利要求1所述的高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于：所述步骤B的具体剪切方式为

B1、烟箱进入到辊道输送机后，顶起装置顶起烟包，控制系统给视觉检测系统发送请求检测信号，收到请求信号后，对烟箱拍捆扎带进行第一次检测并识别捆扎带位置，然后将烟箱捆扎带的位置坐标经过网络传送给控制系统；

B2、根据步骤A1的计算式①计算而得实际的执行坐标，剪带装置根据执行坐标进行位移，完成烟箱捆扎带寻带；

B3、根据步骤A2的计算式②计算而得实际的执行坐标，剪带装置切刀根据执行坐标进行位移，使切刀表面与烟箱表面接触；

B4、根据步骤A3的计算式③计算而得实际的执行坐标，剪带装置挑带刀头根据执行坐标进行位移，接触并切断捆扎带，然后剪带装置后退，远离烟箱；

B5、根据步骤A4的计算式④计算而得实际的执行坐标，切刀根据执行坐标进行位移，在步骤A3挑带剪带过程中，切刀接触捆扎带后，刀头调整，使切刀面与烟箱表面接触平行，防止挑带位移过程中，切刀戳破烟箱。

B6、根据步骤A5的计算式⑤计算而得实际的执行坐标，收带装置根据执行坐标前进位移，夹持被切断的捆扎带；

B7、根据步骤A6的计算式⑥计算而得实际的执行坐标，剪带装置松开捆扎带，进入待机状态，而收带装置根据执行坐标，夹持被切断的捆扎带后退位移。

4.根据权利要求2所述的高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于：所述步骤A2中Z₀为切刀快速贴近烟箱位移量，是固定值，快速阶段，切刀以绝对位移方式快速靠近烟箱，当走完Z₀位移后，无级切换成慢速，切刀以速度控制方式慢速逼近烟箱表面，随着切刀逼近烟箱，V_nm也逐渐减小，当V_nm小于一定距离时，即切刀已经与烟箱表面接触，切刀前进停止，等待执行切断捆扎带操作。

5.根据权利要求2所述的高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于：所述步骤A1中K_nj是特征变量，表示切刀挑剪带方向，决定着刀头从捆扎带左侧挑带剪带还是从捆扎带右侧挑带剪带，而且∣K_nj∣＝1(0﹤j≤m)，当j<m时，K_1j常为正向，即K_1j＝1，剪带机切刀从捆扎带右侧方向进行挑带剪带；当j＝m时，K_1j常为负向，即K_1j＝-1，剪带机切刀从捆扎带左侧方向进行挑带剪带。

6.根据权利要求2所述的高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于：所述步骤A1执行复检过程中，捆扎带数量m≠0时，表示第一周期完成后烟箱存在未剪完的捆扎带，控制系统根据计算式计算式①的数值得出计算式∣X_1m－X_2m∣≤△E，再进一步根据计算式∣X_1m－X_2m∣≤△E计算数值则判断X_1m与X_2m是否为同一根捆扎带；若为同一根捆扎带，K_2J＝-K_1J，剪带机切刀挑剪带就从第一次挑剪带的相反方向进行挑带剪带；若为不是同一根捆扎带，当j<m时，K_2J常为正向，K_2J＝1，剪带机切刀从捆扎带右侧方向进行挑带剪带；当j＝m时，K_2J常为负向，K_2J＝-1，剪带机切刀从捆扎带左侧方向进行挑带剪带。

7.根据权利要求2所述的高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于：所述步骤A中，X_o零点偏移量来校准，根据剪带机和剪带装置的尺寸规格定义X_o＝350mm；剪带装置剪带走行偏移量ΔA＝150mm；剪带装置挑带走行偏移量ΔB＝180mm；剪带装置挑带刀头调整偏移量ΔC＝40mm；收带装置收带走行偏移量ΔS＝20mm；ΔW为常量，表示收带装置夹带走行偏移量ΔW＝260mm；且以上所述偏移量标定后均为固定值。

8.根据权利要求1或3所述的高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于：所述步骤B中剪带装置的最大位移速度为：1500mm/s。

9.根据权利要求1或3所述的高速自动剪带机精确剪带的控制方法，其特征在于：所述步骤B中切刀的最大位移速度为：500mm/s。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机可读指令，其特征在于：该计算机可读指令被一个或多个处理器执行时，实现如权利要求1～9所述的方法。

Images