CN117549666B - 倒回检测品检机控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种倒回检测品检机控制系统，属于品检机技术领域，包括检测单元、执行单元和控制单元，检测单元和执行单元均与控制单元电连接；控制单元，通过执行控制策略并依据接收到的位置信息向执行单元发送控制命令，当品检机检测出瑕疵时即刻发出检测暂停命令并将检测暂停命令递送至控制单元；检测单元，包括位置传感器，用于检测单个印刷品的位置信息；执行单元，包括驱动模块和伺服电机，用于接收启停命令后驱动伺服电机执行启停动作。本发明通过在检测出瑕疵后直接暂停倒回的自动化设置，简化了印刷品瑕疵处理的流程，提高了瑕疵处理的效率，并通过处理后的再次检测保证了通过品检机的印刷品中不存在瑕疵品，提高了品检的可靠性。
Description
技术领域
本发明属于品检机技术领域，具体涉及一种倒回检测品检机控制系统。
背景技术
印刷品检机是一种专门用于对印刷品进行质量检测和筛选的设备，主要应用于印刷行业，通常采用高分辨率相机和先进的计算机视觉系统，结合图像处理算法和模式识别技术，用于检测印刷品的颜色、图像质量、文字清晰度、注册精度等方面的特征。现有印刷品检机在检测到产品缺陷后，将缺陷产品停在观察台上，供操作人员对标签进行处理，或标记缺陷，或替换。然而替换后的缺陷部分无法重新检测，从而导致检测完后的产品中可能有不良品的存在，影响品检的可靠性。
因此，亟需提供一种倒回检测品检机控制系统，将检测到的缺陷产品通过倒回装置精确倒回到观察台，操作员进行替换工作后重新检测，确保品检完成后所有的产品都是良品，减少后续使用过程中的不便。
发明内容
为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种倒回检测品检机控制系统，通过在检测出瑕疵后直接暂停倒回的自动化设置，简化了印刷品瑕疵处理的流程，提高了瑕疵处理的效率，并通过处理后的再次检测保证了通过品检机的印刷品中不存在瑕疵品，提高了品检的可靠性。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种倒回检测品检机控制系统，包括检测单元、执行单元和控制单元，所述检测单元和执行单元均与控制单元电连接；
所述控制单元，通过执行控制策略并依据接收到的位置信息向执行单元发送控制命令；所述控制策略包括：
当品检机检测出瑕疵时即刻发出检测暂停命令并将检测暂停命令递送至控制单元，同时反馈瑕疵在当前印刷品上的位置坐标；
通过位置坐标计算当前印刷品倒回至观察台所需的位移距离，将位移距离转换成伺服电机的转数；
控制单元接收到检测暂停命令后，依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长向执行单元发送启动命令；
当执行单元发出启动命令后，监测印刷品位移距离对应的电机转数余量，当余量达到预设圈数时启动检测单元检测印刷品是否全部倒回至观察台，待印刷品全部进入观察台时向执行单元发送停机命令，暂停倒回操作。
作为本发明的一种优选技术方案，所述控制策略还包括：
工作人员对倒回至观察台的印刷品进行处理，处理完成后通过启动品检机对处理好的印刷品再次进行检测；其中，对倒回的印刷品处理包括缺陷修复和替换。
作为本发明的一种优选技术方案，所述控制策略中，印刷品倒回至观察台的位移距离L的计算公式为：
L=b-x+c+τ；
其中，b为品检机扫描检测区到观察台的距离；x为瑕疵位置在印刷品上的坐标距离；c为单个印刷品的长度，τ为品检机瑕疵判定距离。
作为本发明的一种优选技术方案，所述控制策略中，位移距离L与伺服电机转数N的转换公式为：
N=L/a；
其中，a为传动比，通过标记传送带，利用传感器检测电机转数计算得出。
作为本发明的一种优选技术方案，所述控制策略中，依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长向执行单元发送启动命令的步骤包括：
S1、依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长建立求解最小启动时间的目标函数：
P=τ·(w 1T1+w 2T2+w 3 F 1-w 4 F 2)；
其中，τ为伺服电机的能效比；w 1、w 2、w 3、w 4分别为权重因子；T1为品检机暂停延时时长，T2为伺服电机启动延时时长，F 1为平稳度函数，F 2为启动载荷；
S2、求解目标函数：将目标函数中的自变量通过二进制编码成染色体，随机生成一定数量的个体组成初始种群，种群中每一个个体代表一个可能的解；建立适应度函数K，评估每个个体的适应度进行选择；通过选择、交叉和变异操作生成新的一代种群；设置适应度阈值，重复上述步骤直到满足适应度阈值，从最终得到的种群中选择适应度最好的个体作为最优解；
S3、当控制单元接收到检测暂停命令时，依据求解的最小启动时间向执行单元发送伺服电机启动命令。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中，平稳度函数F 1的公式为：
F 1=w 5 S a+w 6 S x；
其中，w 5、w 6为权重因子，S a和S x分别为加速度和位移的标准差。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中，启动载荷F 2的公式为：
F 2=Jω a+f·sgn(ω)；
其中，J为系统的转动惯量，ω a为角加速度，f为摩擦阻力，ω为角速度，sgn(ω)为取角速度的符号函数。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2中，适应度函数K的公式为：
K= w 1T1+w 2T2+w 3 F 1-w 4 F 2；
式中，w 1、w 2、w 3、w 4分别为权重因子；T1为品检机暂停延时时长，T2为伺服电机启动延时时长，F 1为平稳度函数，F 2为启动载荷。
作为本发明的一种优选技术方案，所述检测单元，包括位置传感器，用于检测单个印刷品的位置信息；所述执行单元，包括驱动模块和伺服电机，用于接收启停命令后驱动伺服电机执行启停动作。
本发明的有益效果为：
本发明在检测出瑕疵后直接暂停倒回的自动化设置，简化了印刷品瑕疵处理的流程，提高了瑕疵处理的效率，并通过处理后的再次检测保证了通过品检机的印刷品中不存在瑕疵品，提高了品检的可靠性。
本发明通过获取的伺服电机最小启动时间依据检测暂停命令向执行单元发送启动命令，提高了伺服电机倒回操作的响应度，并依据瑕疵位置和调用检测单元获取印刷品倒回位移以及执行单元的停机指令保证了瑕疵品被送回观察台的精准定位，提高了工作人员对瑕疵印刷品查找的效率。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明实施例提供的一种倒回检测品检机控制系统的结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。
请参阅图1，一种倒回检测品检机控制系统，包括检测单元、执行单元和控制单元，所述检测单元和执行单元均与控制单元电连接；
所述检测单元，包括位置传感器，用于检测单个印刷品的位置信息。
可理解的是，检测单元采用的位置传感器如光电传感器、激光传感器等，用于检测带状印刷卷上单个印刷品的位置信息，这些单个的印刷品间隔贴合在印刷卷上，当检测出瑕疵品时，可将该瑕疵品进行修复或者替换处理。
所述执行单元，包括驱动模块和伺服电机，用于接收启停命令后驱动伺服电机执行启停动作；
所述控制单元，通过执行控制策略并依据接收到的位置信息向执行单元发送控制命令；
所述控制策略包括：
当品检机检测出瑕疵时即刻发出检测暂停命令并将检测暂停命令递送至控制单元，同时反馈瑕疵在当前印刷品上的位置坐标；
通过位置坐标计算当前印刷品倒回至观察台所需的位移距离，将位移距离转换成伺服电机的转数；
控制单元接收到检测暂停命令后，依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长向执行单元发送启动命令；
当执行单元发出启动命令后，监测印刷品位移距离对应的电机转数余量，当余量达到预设圈数时启动检测单元检测印刷品是否全部倒回至观察台，待印刷品全部进入观察台时向执行单元发送停机命令，暂停倒回操作；
工作人员对倒回至观察台的印刷品进行处理，处理完成后通过启动品检机对处理好的印刷品再次进行检测；其中，对倒回的印刷品处理包括缺陷修复和替换。
需说明的是，印刷品倒回至观察台的位移距离L的计算公式为：
L=b-x+c+τ；
其中，b为品检机扫描检测区到观察台的距离；x为瑕疵位置在印刷品上的坐标距离；c为单个印刷品的长度，τ为品检机瑕疵判定距离。
可理解的是，瑕疵判定距离是指品检机通过检测手段对图像进行瑕疵判定，判定过程的时间瑕疵位置移动的距离。
位移距离L与伺服电机转数N的转换公式为：
N=L/a；
其中，a为传动比，通过标记传送带，利用传感器检测电机转数计算得出，在实际的应用中，由于驱动装置以及摩擦系数等等，针对特定的装置，需要通过测试检测直接获取传动比。
品检机暂停的延时时长是指品检机识别出瑕疵到接收到停机反馈的时长，即停机反馈时间点与识别出瑕疵的时间点的差值。
伺服电机启动延时时长是指执行单元在接收到启动命令到伺服电机转动的过程中所需要的时间，即通过旋转编码器监测到电机转动的时间点与接收启动命令的时间点的差值。
依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长向执行单元发送启动命令的具体步骤：
S1、依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长建立求解最小启动时间的目标函数：
P=τ·(w 1T1+w 2T2+w 3 F 1-w 4 F 2)；
其中，τ为伺服电机的能效比；w 1、w 2、w 3、w 4分别为权重因子；T1为品检机暂停延时时长，T2为伺服电机启动延时时长，F 1为平稳度函数，F 2为启动载荷；具体的，平稳度函数F 1的公式为：
F 1=w 5 S a+w 6 S x；
其中，w 5、w 6为权重因子，S a和S x分别为加速度和位移的标准差。
启动载荷F 2的公式为：
F 2=Jω a+f·sgn(ω)；
其中，J为系统的转动惯量，ω a为角加速度，f为摩擦阻力，ω为角速度，sgn(ω)为取角速度的符号函数。
可理解的是，在建立目标函数的过程中，将伺服电机处于实际工作环境下的能效比输入目标函数中，平衡了启动速度和能耗之间的关系，从而在提高系统响应速度的同时，尽可能减少能源消耗。
S2、求解目标函数：将目标函数中的自变量通过二进制编码成染色体，随机生成一定数量的个体组成初始种群，种群中每一个个体代表一个可能的解；建立适应度函数K，评估每个个体的适应度进行选择；通过选择（Selection）、交叉（Crossover）和变异（Mutation）操作生成新的一代种群；设置适应度阈值，重复上述步骤直到满足适应度阈值，从最终得到的种群中选择适应度最好的个体作为最优解。
其中，适应度函数K的公式为：
K= w 1T1+w 2T2+w 3 F 1-w 4 F 2；
式中，w 1、w 2、w 3、w 4分别为权重因子；T1为品检机暂停延时时长，T2为伺服电机启动延时时长，F 1为平稳度函数，F 2为启动载荷。
S3、当控制单元接收到检测暂停命令时，依据求解的最小启动时间向执行单元发送伺服电机启动命令。
需说明的是，启动检测单元的预设圈数实际根据位移距离转换伺服电机的转数的精细度来设置，为保证检测单元能及时运行可冗余设置预设圈数。
本发明在检测出瑕疵后直接暂停倒回的自动化设置，简化了印刷品瑕疵处理的流程，提高了瑕疵处理的效率，并通过处理后的再次检测保证了通过品检机的印刷品中不存在瑕疵品，提高了品检的可靠性。
本发明通过获取的伺服电机最小启动时间依据检测暂停命令向执行单元发送启动命令，提高了伺服电机倒回操作的响应度，并依据瑕疵位置和调用检测单元获取印刷品倒回位移以及执行单元的停机指令保证了瑕疵品被送回观察台的精准定位，提高了工作人员对瑕疵印刷品查找的效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但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介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种倒回检测品检机控制系统，其特征在于：包括检测单元、执行单元和控制单元，所述检测单元和执行单元均与控制单元电连接；
所述控制单元，通过执行控制策略并依据接收到的位置信息向执行单元发送控制命令；所述控制策略包括：
当品检机检测出瑕疵时即刻发出检测暂停命令并将检测暂停命令递送至控制单元，同时反馈瑕疵在当前印刷品上的位置坐标；
通过位置坐标计算当前印刷品倒回至观察台所需的位移距离，将位移距离转换成伺服电机的转数；
控制单元接收到检测暂停命令后，依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长向执行单元发送启动命令；
当执行单元发出启动命令后，监测印刷品位移距离对应的电机转数余量，当余量达到预设圈数时启动检测单元检测印刷品是否全部倒回至观察台，待印刷品全部进入观察台时向执行单元发送停机命令，暂停倒回操作；
所述控制策略中，依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长向执行单元发送启动命令的步骤包括：
S1、依据品检机暂停延时时长和伺服电机启动延时时长建立求解最小启动时间的目标函数：
P＝τ·(w1T1+w2T2+w3F1-w4F2)；
其中，τ为伺服电机的能效比；w1、w2、w3、w4分别为权重因子；T1为品检机暂停延时时长，T2为伺服电机启动延时时长，F1为平稳度函数，F2为启动载荷；
S2、求解目标函数：将目标函数中的自变量通过二进制编码成染色体，随机生成一定数量的个体组成初始种群，种群中每一个个体代表一个可能的解；建立适应度函数K并设置适应度阈值，通过重复选择、交叉和变异操作生成新的一代种群，评估每个个体的适应度进行选择，直到满足适应度阈值，从最终得到的种群中选择适应度最好的个体作为最优解；
S3、当控制单元接收到检测暂停命令时，依据求解的最小启动时间向执行单元发送伺服电机启动命令；
所述控制策略还包括：
工作人员对倒回至观察台的印刷品进行处理，处理完成后通过启动品检机对处理好的印刷品再次进行检测；其中，对倒回的印刷品处理包括缺陷修复和替换。
2.根据权利要求1所述的一种倒回检测品检机控制系统，其特征在于：所述控制策略中，印刷品倒回至观察台的位移距离L的计算公式为：
L＝b-x+c+τ；
其中，b为品检机扫描检测区到观察台的距离；x为瑕疵位置在印刷品上的坐标距离；c为单个印刷品的长度，τ为品检机瑕疵判定距离。
3.根据权利要求2所述的一种倒回检测品检机控制系统，其特征在于：所述控制策略中，位移距离L与伺服电机转数N的转换公式为：
N＝L/a；
其中，a为传动比，通过标记传送带，利用传感器检测电机转数计算得出。
4.根据权利要求1所述的一种倒回检测品检机控制系统，其特征在于：所述步骤S1中，平稳度函数F1的公式为：
F1＝w5Sa+w6Sx；
其中，w5、w6为权重因子，Sa和Sx分别为加速度和位移的标准差。
5.根据权利要求4所述的一种倒回检测品检机控制系统，其特征在于：所述步骤S1中，启动载荷F2的公式为：
F2＝Jωa+f·sgn(ω)；
其中，J为系统的转动惯量，ωa为角加速度，f为摩擦阻力，ω为角速度，sgn(ω)为取角速度的符号函数。
6.根据权利要求5所述的一种倒回检测品检机控制系统，其特征在于：所述步骤S2中，适应度函数K的公式为：
K＝w1T1+w2T2+w3F1-w4F2；
式中，w1、w2、w3、w4分别为权重因子；T1为品检机暂停延时时长，T2为伺服电机启动延时时长，F1为平稳度函数，F2为启动载荷。
7.根据权利要求1所述的一种倒回检测品检机控制系统，其特征在于：所述检测单元，包括位置传感器，用于检测单个印刷品的位置信息；所述执行单元，包括驱动模块和伺服电机，用于接收启停命令后驱动伺服电机执行启停动作。
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