CN117562291A - 同步控制方法、主控制器、同步控制系统和存储介质 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种同步控制方法、主控制器、同步控制系统和存储介质。同步控制方法用于同步控制系统的主控制器，同步控制系统包括烟支重量控制设备和刀盘结构，烟支重量控制设备包括主控制器和至少一个劈刀结构，方法包括：获取刀盘结构对应的切割角度的第一初始编码量；根据预先确定的第一运行比例和第一初始编码量，确定劈刀结构的同步编码量，第一运行比例为：刀盘结构旋转一周所产生的切割长度与劈刀结构转动一周产生的轨迹长度之间的比例；根据刀盘结构和劈刀结构之间的第一距离、劈刀结构转动一周产生的轨迹长度，确定劈刀结构的第二初始编码量；基于劈刀结构的同步编码量和第二初始编码量，控制劈刀结构的运行。
Description
技术领域
本公开涉及卷烟机生产技术领域，尤其涉及一种同步控制方法、主控制器、同步控制系统和存储介质。
背景技术
在卷烟的生产过程中，烟支质量直接影响着烟支的口感，是成品卷烟的一个关键指标。
卷烟机生产设备中包括刀盘结构和平准器组件，平准器组件包括两个劈刀结构和刷丝轮结构，其中，劈刀结构上均匀分布有多个凹槽，经过劈刀盘的烟丝条对应凹槽部分的烟丝填充量大，凹槽以外的烟丝填充量小，经过后续卷烟成型腔室的挤压，饱满部分就形成了烟草行业内俗称的紧头。挤压后的烟条经过刀盘的切割后，紧头部位正好对应单支卷烟的端部，从而使得烟支端部饱满不空松，保证烟支的质量稳定。
因此，刀盘结构与平准器组件是否同步运行，决定了紧头位置是否处于烟支端部，进而影响烟支质量。
发明内容
本公开旨在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本公开提供了一种同步控制方法、主控制器、同步控制系统和存储介质。
第一方面，本公开实施例提供一种同步控制方法，所述方法应用于同步控制系统的主控制器，所述同步控制系统包括烟支重量控制设备和刀盘结构，所述烟支重量控制设备包括主控制器和至少一个劈刀结构，所述方法包括：
获取所述刀盘结构对应的切割角度的第一初始编码量；
根据预先确定的第一运行比例和所述第一初始编码量，确定所述劈刀结构的同步编码量，其中，所述第一运行比例为：所述刀盘结构旋转一周所产生的切割长度与所述劈刀结构转动一周产生的轨迹长度之间的比例；
根据所述刀盘结构和所述劈刀结构之间的第一距离、所述劈刀结构转动一周产生的轨迹长度，确定所述劈刀结构的第二初始编码量；
基于所述劈刀结构的所述同步编码量和所述第二初始编码量，控制所述劈刀结构的运行，以使所述劈刀结构与所述刀盘结构同步运动。
在一些实施例中，所述烟支重量控制设备还包括与所述主控制器均连接的至少一个第一伺服驱动器、和与所述第一伺服驱动器对应连接的第一伺服电机，所述第一伺服电机连接对应的所述劈刀结构，
所述基于所述劈刀结构的所述同步编码量和所述第二初始编码量，控制所述劈刀结构的运行，包括：
基于所述同步编码量和所述第二初始编码量，生成第一控制指令，并发送至对应的第一伺服驱动器，以使得所述第一伺服驱动器根据所述第一控制指令，生成第一驱动信号，并发送至对应的第一伺服电机，并使得所述第一伺服电机根据所述第一驱动信号，控制所述劈刀结构的运行。
在一些实施例中，所述劈刀结构为圆盘状，
所述根据所述刀盘结构和所述劈刀结构之间的第一距离、所述劈刀结构转动一周产生的轨迹长度，确定所述劈刀结构的第二初始编码量，包括：
将所述第一距离和所述劈刀结构转动一周产生的轨迹长度进行取模运算，确定劈刀余量；
根据所述劈刀余量和所述劈刀结构的圆周长度，确定所述劈刀结构相对于初始角度的相对角度，其中，所述初始角度是所述劈刀结构安装过程中，所述劈刀结构上的劈刀键槽和与其对应连接的第一伺服电机上的电机键槽相对固定所形成的角度；
根据集成在所述第一伺服电机上的驱动编码器的精度，确定驱动所述劈刀结构转动而产生所述相对角度的编码量，作为所述第二初始编码量。
在一些实施例中，所述烟支重量控制设备还包括刷丝轮结构，所述刷丝轮结构依次通过对应的第二伺服电机和第二伺服驱动器与所述主控制器连接，且所述刷丝轮结构与所述劈刀结构之间的位置相对固定，
所述方法还包括：
根据所述同步编码量、所述第二初始编码量以及预先确定的第二运行比例，确定所述刷丝轮结构的第一刷丝编码量，其中，所述第二运行比例是基于所述刷丝轮结构和所述劈刀结构之间的固定位置关系根据的；
根据所述第一刷丝编码量，生成第二控制指令，并发送至对应的第二伺服驱动器，以使得所述第二伺服驱动器根据所述第二控制指令，生成第二驱动信号，发送至对应的第二伺服电机，并使得所述第二伺服电机根据所述第二驱动信号，控制所述刷丝轮结构的运行。
在一些实施例中，所述烟支重量控制设备还包括高速电磁阀和气缸结构，所述高速电磁阀和所述主控制器连接，所述劈刀结构或者所述刷丝轮结构与所述气缸结构相互连接，
所述方法还包括：
分别对多个所述第一伺服电机和所述第二伺服电机的负载电流和扭矩参数进行监测；其中，在多个所述第一伺服电机和所述第二伺服电机中的任意一个伺服电机的负载电流和/或扭矩参数，与预先获取的运行参数范围不相符的情况下，通过所述高速电磁阀控制所述气缸结构进行升/降运动，以使所述劈刀结构和所述刷丝轮结构相互分离。
在一些实施例中，所述烟支重量控制设备还包括与所述主控制器连接的操作模块，
所述方法还包括：
响应于对所述操作模块的操作指令，获取烟丝紧头位置的运行偏移量；
根据所述运行偏移量和所述劈刀结构的圆周长度，计算所述劈刀结构的偏移编码量；
将所述第一伺服驱动器的下一控制周期的目标编码量和所述偏移编码量进行叠加，得到实际编码量；
根据所述实际编码量，生成第三控制指令，并发送至对应的第一伺服驱动器，以使得所述第一伺服驱动器响应于所述第三控制指令，生成第三驱动信号，发送至对应的第二伺服电机，并使得所述第二伺服电机根据所述第三驱动信号，控制所述劈刀结构运行。
在一些实施例中，所述主控制器根据所述实际编码量，生成第三控制指令，并发送至对应的第一伺服电机，包括：
在所述实际编码量不大于预设目标编码量的情况下，所述第三控制指令为控制所述劈刀结构在一个伺服周期内，执行所述实际编码量的偏移运行；
在所述实际编码量大于预设目标编码量的情况下，所述第三控制指令为控制所述劈刀结构分为多个伺服周期，执行所述实际编码量的偏移运行，且每一伺服周期内执行的参考编码量不大于所述预设目标编码量；
其中，所述预设目标编码量是根据所述第一伺服电机的型号确定的。
在一些实施例中，所述烟支重量控制设备还包括刷丝轮结构，所述刷丝轮结构依次通过对应的第二伺服电机和第二伺服驱动器与所述主控制器连接，且所述刷丝轮结构与所述劈刀结构之间的位置相对固定，
所述方法还包括：
根据所述实际编码量以及预先确定的第二运行比例，确定所述刷丝轮结构的第二刷丝编码量，其中，所述第二运行比例是基于所述刷丝轮结构和所述劈刀结构之间的固定位置关系根据的；
根据所述第二刷丝编码量，生成第四控制指令，并发送至对应的第二伺服驱动器，以使得所述第二伺服驱动器根据所述第四控制指令，生成第四驱动信号，发送至对应的第二伺服电机，并使得所述第二伺服电机根据所述第四驱动信号，控制所述刷丝轮结构的运行。
在一些实施例中，所述烟支重量控制设备还包括外部编码器，所述刀盘结构和所述主控制器均与所述外部编码器连接，
所述获取所述刀盘结构对应的切割角度的第一初始编码量，包括：
接收所述外部编码器提供并反馈的所述刀盘结构进行旋转运动时的旋转编码量；
将所述旋转编码量作为所述刀盘结构的第一初始编码量。
在一些实施例中，其特征在于，所述主控制器的扫描周期小于250μs。
第二方面，本公开实施例提供一种主控制器，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如第一方面所述的同步控制方法的步骤。
第三方面，本公开实施例提供一种同步控制系统，所述同步控制系统包括烟支重量控制设备和刀盘结构，所述烟支重量控制设备包括至少一个劈刀结构和第二方面所述的主控制器。
第四方面，本公开实施例提供一种计算机非瞬态可读存储介质，该计算机非瞬态可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如第一方面所述的同步控制方法的步骤。
本公开实施例提供的同步控制方法中，取消了劈刀结构上的传动齿轮，采用独立伺服驱动的方式来控制劈刀结构的运行，如此设置，避免了齿轮、同步齿形等各零件磨损，而导致劈刀结构的运动精度、位置精度和运行平稳性下降的现象；同时，避免了高速旋转的齿轮与润滑油之间摩擦产生大量的热量，长时间运行后，润滑油在压力的作用下渗漏，污染烟丝质量的现象。进一步地，在通过独立伺服驱动的方式控制劈刀结构运行的过程中，而伺服驱动是通过轴编码器上的编码量来决定驱动信号的。基于此，一方面根据刀盘结构的初始运行状态，确定劈刀结构的同步编码量；另一方面根据刀盘结构和劈刀结构之间的第一距离，以及劈刀结构自旋转的圆周长度，来确定二者之间吸丝带上的烟丝余量，进而确定劈刀结构的第二初始编码量，以在运行之前通过劈刀结构的自身旋转来补偿余量。最终使得在设备运行过程中，劈刀结构在烟丝束上形成紧头部位，经吸丝带传送至刀盘结构后，由刀盘结构转动切割紧头部位，使得劈刀结构和刀盘结构同步运行，保证紧头位置处于烟支端部，进一步保障烟支的质量稳定。
附图说明
图1为本公开实施例提供的一种卷烟机生产过程示意图；
图2为本公开实施例提供的一种同步控制方法的示意流程图；
图3为本公开实施例提供的一种同步控制系统的结构示意图；
图4为本公开实施例提供的另一种同步控制方法的示意流程图；
图5为本公开实施例提供的另一种同步控制方法的示意流程图；
图6为本公开实施例提供的一种主控制器的结构示意图；
图7是本公开实施例提供的一种计算机可读介质的模块示意图。
具体实施方式
下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。基于实施方式中的实施例，旨在用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。
在本说明书中引用的“一个实施例”或“实例”或“例子”意指结合实施例本身描述的特定特征、结构或特性可被包括在本公开公开的至少一个实施例中。短语“在一个实施例中”在说明书中的各位置的出现不必都是指同一个实施例。
在卷烟的生产过程中，烟支质量直接影响着烟支的口感，是成品卷烟的一个关键指标。通常由烟支重量控制设备来保证烟丝端部填充的饱满性具体地，劈刀结构是烟支重量控制设备的主要执行机构，通过劈刀结构与刷丝轮的配合，实现对烟丝束的切割整形，形成规则的“城垛样”烟丝束，以控制烟支质量。
图1为本公开实施例提供的一种卷烟机生产过程示意图，如图1所示，卷烟机生产设备中包括刀盘结构和平准器组件，平准器组件包括两个劈刀结构和刷丝轮结构，其中，劈刀结构上均匀分布有多个凹槽，经过劈刀盘的烟丝条对应凹槽部分的烟丝填充量大，凹槽以外的烟丝填充量小，经过后续卷烟成型腔室的挤压，饱满部分就形成了烟草行业内俗称的紧头。挤压后的烟条经过刀盘的切割后，紧头部位正好对应单支卷烟的端部，从而使得烟支端部饱满不空松，保证烟支的质量稳定。
因此，刀盘结构与平准器组件是否同步运行，决定了紧头位置是否处于烟支端部，进而影响烟支质量。
相关技术中，平准器组件通过机械传动机制运行操作，在某种程度上保证了烟支的基本重量和尺寸要求，然而，随着生产效率的提高和质量标准的提升，在快速变换烟支规格、减少维护需求、提高自动化程度以及防止油污等方面存在局限性。主要存在以下几种问题：
第一、平准器组件依赖于密封结构保持润滑油不外泄，但密封结构在持续运行中容易老化，不易被及时发现，导致润滑油渗漏。劈刀结构的主要作用是调整吸附在吸丝带上的烟丝束的修剪量，以控制烟支质量。劈刀结构与烟丝束相接触，一旦润滑油泄露，将直接污染烟丝，影响最终产品的品质，甚至导致整批产品报废。
第二、在需快速变换烟支规格或调整设备异常时，现有的机械传动机制无法提供快速响应。劈刀结构与刀盘结构之间的同步异常现象，通常是由齿轮加工质量差和皮带张紧不当引起的，并且调整过程复杂且困难，同步异常的频发，会进一步影响整个生产流程的效率和稳定性。
第三、现有的平准器组件通过机械传动结构进行耦合对齐，对生产过程中存在的微小波动缺乏自动化调整过程，不能即时响应生产过程中的细微变化，无法有效的支撑维护响应策略，导致生产连续性受到威胁。
第四、现有的平准器组件中，缺少对关键结构状态的实时监测功能。在不断变化的生产条件下， 实时监测功能对于劈刀结构和刷丝轮的精确同步、快速诊断故障以及在生产过程中适时调整操作至关重要。
为了解决上述技术问题中的至少一个，本公开实施例提供一种同步控制方法，利用独立伺服驱动技术，对整个劈刀结构的传动链进行调整，实现劈刀结构无齿轮、无润滑油运行，从而避免润滑油泄漏的风险。
图2为本公开实施例提供的一种同步控制方法的示意流程图，图3为本公开实施例提供的一种同步控制系统的结构示意图，本公开实施例提供的同步控制方法，应用于同步控制系统的主控制器，如图3所示，同步控制系统包括烟支重量控制设备和烟支切割设备，其中，烟支切割设备包括刀盘结构，烟支重量控制设备包括主控制器和劈刀机构，劈刀机构包括平准器组件和刷丝轮结构，平准器组件包括两个劈刀结构。以及，劈刀机构还包括连接在主控制器和劈刀结构之间的第一伺服控制器和第一伺服电机，连接在主控制器和刷丝轮结构之间的第二伺服控制器和第二伺服电机。
如图2所示，方法包括步骤S1-步骤S4：
步骤S1，获取刀盘结构对应的切割角度的第一初始编码量。
步骤S2，根据预先确定的第一运行比例和第一初始编码量，确定劈刀结构的同步编码量，其中，第一运行比例为：刀盘结构旋转一周所产生的切割长度与劈刀结构转动一周产生的轨迹长度之间的比例。
步骤S3，根据刀盘结构和劈刀结构之间的第一距离、劈刀结构转动一周产生的轨迹长度，确定劈刀结构的第二初始编码量。
步骤S4，基于劈刀结构的同步编码量和第二初始编码量，控制劈刀结构的运行，以使劈刀结构与刀盘结构同步运动。
本公开实施例提供的同步控制方法中，取消了劈刀结构上的传动齿轮，采用独立伺服驱动的方式来控制劈刀结构的运行，如此设置，避免了齿轮、同步齿形等各零件磨损，而导致劈刀结构的运动精度、位置精度和运行平稳性下降的现象；同时，避免了高速旋转的齿轮与润滑油之间摩擦产生大量的热量，长时间运行后，润滑油在压力的作用下渗漏，污染烟丝质量的现象。
进一步地，在通过独立伺服驱动的方式控制劈刀结构运行的过程中，而伺服驱动是通过轴编码器上的编码量来决定驱动信号的。基于此，一方面根据刀盘结构的初始运行状态，确定劈刀结构的同步编码量；另一方面根据刀盘结构和劈刀结构之间的第一距离，以及劈刀结构自旋转的圆周长度，来确定二者之间吸丝带上的烟丝余量，进而确定劈刀结构的第二初始编码量，以在运行之前通过劈刀结构的自身旋转来补偿余量。最终使得在设备运行过程中，劈刀结构在烟丝束上形成紧头部位，经吸丝带传送至刀盘结构后，由刀盘结构转动切割紧头部位，使得劈刀结构和刀盘结构同步运行，保证紧头位置处于烟支端部，进一步保障烟支的质量稳定。
应当理解的是，设备运行时，劈刀结构转动，其用于修剪吸丝带上烟丝束的厚度。如图1所示，劈刀结构上形成有多个深凹槽和多个浅凹槽，其中，深凹槽可以独立保证点燃端紧头烟丝密度和形状，控制点燃端紧头滑移、点燃端紧头密度和烟支端部落丝，浅凹槽用于修剪滤嘴端紧头，结合点燃端紧头的烟丝分布情况，合理控制非紧头位置和滤嘴端位置烟丝分布以及加强滤嘴端烟丝密度。进一步地，经吸丝带将修剪后的烟丝束传送至刀盘结构处，由刀盘结构对烟丝束上形成的点燃端紧头进行切割。
上述“劈刀结构上形成有多个深凹槽和多个浅凹槽”，具体可以是图1示出的劈刀结构上形成有三个深凹槽和三个浅凹槽，或者，其它规格的劈刀结构上形成有两个深凹槽和两个浅凹槽。当然，劈刀结构上深凹槽和浅凹槽的数量也可以是其他数值，这决定了劈刀结构旋转一周所修剪的烟丝束在后续生产工序中所形成的烟支数量，其可以由本领域技术人员灵活设定，本公开对此不做限定。
图4为本公开实施例提供的另一种同步控制方法的示意流程图，在一些实施例中，如图4所示，上述步骤S4具体包括步骤S40：
基于同步编码量和第二初始编码量，生成第一控制指令，并发送至对应的第一伺服驱动器，以使得第一伺服驱动器根据第一控制指令，生成第一驱动信号，发送至对应的第一伺服电机，并使得第一伺服电机根据第一驱动信号，控制劈刀结构的运行。
应当理解的是，可以设置编码器转动一周影响劈刀结构转动一周。在一个示例中，编码器的最大编码量为C，精度为单圈223，即编码器转动一圈的编码量个数为223个，对应劈刀结构转动一周的360°，则编码器可以分辨的角度为1/223°，以此实现对劈刀结构的精准控制。
进一步地，主控制器可以根据同步编码量和第二初始编码量之和，计算对应的脉冲数，并进一步生成第一控制指令，第一伺服驱动器响应该指令产生对应脉冲数的脉冲信号即第一驱动信号，第一伺服电机根据第一驱动信号，控制劈刀结构运行，旋转对应的角度。
在一些实施例中，主控制器的扫描周期小于250μs。也就是说，每间隔一扫描周期，主控制器会向第一伺服驱动器发送一次包含下一目标位置信息的指令即第一控制指令。
在一个示例中，本公开实施例采用Ether CAT通讯架构实现高速指令下发控制模式，上述通讯架构支持西门子Profinet协议，CC-Link协议，CAN协议，IO-Link协议等架构，能够稳定并高效的实现指令交互。基于此，主控制器以上述扫描周期向各伺服驱动器发送控制指令，从而控制劈刀结构的运行，可以保证劈刀结构和刀盘结构之间的同步效果，有利于保障烟支质量。
在一些实施例，烟支重量控制设备还包括外部编码器，刀盘结构和主控制器均与外部编码器连接，则上述步骤S1具体包括步骤S10：
接收外部编码器提供并反馈的刀盘结构进行旋转运动时的旋转编码量，并将旋转编码量反馈至主控制器；将旋转编码量作为刀盘结构的第一初始编码量。
上述外部编码器可以精准测量刀盘结构的位置信息，并将该信息反馈给主控制器。以使得主控制器根据刀盘结构的第一初始编码量，计算劈刀结构同步运行的对应编码量。
下面结合图1，以具体实施例对劈刀结构的运行控制进行详细说明。
如图1所示，劈刀结构为圆盘状，劈刀结构上具有多个深凹槽和多个浅凹槽，两个劈刀结构一个顺时针运行一个逆时针运行，从而将烟丝修剪出凹槽形状，并在吸丝带运行至刀盘结构一端时，由刀盘结构进行切割，其切割位置为由劈刀结构上深凹槽所形成的烟丝紧头部位的中间位置，也就是说，刚好切割在烟丝的紧头部位，以保障烟支质量。
图1中刀盘结构与劈刀结构之间的第一距离为固定距离，设置上述第一长度为D；以及，劈刀结构转动一周产生的轨迹长度即为劈刀结构的圆周长度。劈刀结构旋转一周对应修剪烟支的数量为N，即图中劈刀结构上存在三个深凹槽和三个浅凹槽共计六个凹槽，则修剪形成的烟支数量为六，即N等于六；所修剪出的烟支长度L为相邻两个深凹槽在劈刀结构上的间隔圆周长度；刀盘结构上安装有两个刀片，转动一圈切割两次，每一次切割为双支烟支的长度。上述第一长度D、烟支数量N、烟支长度L均为可变参数，可以由本领域技术人员根据设备运行情况灵活设定。
在一些实施例中，上述步骤S2根据预先确定的第一运行比例和第一初始编码量，确定劈刀结构的同步编码量，其中，第一运行比例为：刀盘结构旋转一周所产生的切割长度与劈刀结构转动一周产生的轨迹长度之间的比例，可以具体包括：
首先，确定上述第一运行比例，刀盘结构旋转一周所产生的切割长度为4L，劈刀结构转动一周产生的轨迹长度为NL，则第一运行比例可以表示为4/N。
然后，通过步骤S1可以获取到刀盘结构的第一初始编码量为C刀，则劈刀结构的同步编码量C同可以通过公式1来表示：
C同=4/N·C刀公式1
在一些实施例中，如图4所示，步骤S3根据刀盘结构和劈刀结构之间的第一距离、劈刀结构转动一周产生的轨迹长度，确定劈刀结构的第二初始编码量，具体地，可以包括步骤S31-步骤S33。
在一个示例中，刀盘结构和劈刀结构之间的第一距离为D，D为固定距离，在一个示例中D为1900mm，其可以根据生产需求灵活设置，本公开实施例对此不做限定。
劈刀结构转动一周产生的轨迹长度为R劈，R劈可以通过公式2来表示：
公式2
步骤S31，将第一距离和劈刀结构转动一周产生的轨迹长度进行取模运算，确定劈刀余量P劈，其可以通过公式3表示：
公式3
步骤S32，根据劈刀余量和劈刀结构转动一周产生的轨迹长度，确定劈刀结构相对于初始角度的相对角度θ劈，其中，初始角度是劈刀结构安装过程中，劈刀结构上的劈刀键槽和与其对应连接的第一伺服电机上的电机键槽相对固定所形成的角度。
在与上述示例的相同示例中，通过求得劈刀余量P劈所占劈刀结构圆周长度R劈的比例，确定形成劈刀余量P劈时需要劈刀结构转动的相对角度θ劈，则相对角度θ劈可以通过公式4表示：
公式4
步骤S33，根据集成在第一伺服电机上的驱动编码器的精度，确定驱动劈刀结构转动而产生相对角度的编码量，作为第二初始编码量C劈。
在与上述示例的相同示例中，以角度为基准，将单圈度数360°，替换成单圈编码数最大值C，可以求得初始状态下劈刀结构的角度编码位置C劈，即劈刀结构的第二初始编码量C劈，可以通过公式5表示：
公式5
进一步地，在设备的实际运行过程中，为了保证劈刀结构和刀盘结构的同步运行，可以得出劈刀结构的实际圆周位置增量P增和劈刀结构的实际角度位置增量θ增，其分别通过公式6、公式7来表示：
公式6
公式7
进一步地，步骤S40中，基于劈刀结构的同步编码量C同和第二初始编码量C劈，得到控制劈刀结构实际运行的编码增量C增，其可以通过公式8来表示：
公式8
还需要说明的是，本公开实施例中第一伺服电机上集成有编码器，主控制器计算对应的编码量，以通过第一控制指令第一伺服驱动器，控制第一伺服电机的运行，在这个过程中主控制器持续记录刀盘结构和劈刀结构的编码信息。上述编码器采用绝对值编码器，其精度高达223，也就是说，单圈编码位置状态数量高达8百万以上，绝对值编码器精准记录当前位置信息，即时断电重启依然保留同步位置。
在一些实施例中，烟支重量控制设备还包括刷丝轮结构，刷丝轮结构依次通过对应的第二伺服电机和第二伺服驱动器与主控制器连接，且刷丝轮结构与劈刀结构之间的位置相对固定。
在一些实施例中，如图4所示，同步控制方法还包括步骤S51和步骤S52：
步骤S51，根据同步编码量、第二初始编码量以及预先确定的第二运行比例，确定刷丝轮结构的第一刷丝编码量，其中，第二运行比例是基于刷丝轮结构和劈刀结构之间的固定位置关系根据的。
应当理解的是，图1中劈刀结构用于修剪吸丝带烟丝束的厚度，刷丝轮结构则将两个劈刀结构之间夹住的长烟丝刷断，防止过长烟丝进入卷烟。也就是说，劈刀结构和刷丝轮结构之间配合运行，对烟丝进行修剪。那么在二者之间具有第二运行比例，以该比例运行的劈刀结构和刷丝轮结构，能够将烟丝束修剪出凹槽状，以便于刀盘结构针对于凹槽处的烟丝即紧头位置进行切割。
另外，劈刀结构和刷丝轮结构是同步运行的，因此，控制劈刀结构运行的步骤S40和控制刷丝轮结构运行的步骤S52，在执行顺序是同时的，二者并无前后区分。
在一个示例中，劈刀结构实际运行的编码增量为C增，第二运行比例为x，则可以直接确定第一刷丝编码量为xC增。其中，劈刀结构实际运行的编码增量为同步编码量和第一初始编码量之和。
可选地，上述第二运行比例是本领域技术人员在劈刀结构和刷丝轮结构在运行过程中，根据二者的配合运行形成的烟丝束的修剪情况而确定的经验值，本公开实施例对此不做限定。
进一步地，如图4所示，同步控制方法还包括步骤S52，具体地：
根据第一刷丝编码量，生成第二控制指令，并发送至对应的第二伺服驱动器，以使得第二伺服驱动器根据第二控制指令，生成第二驱动信号，发送至对应的第二伺服电机，并使得第二伺服电机根据第二驱动信号，控制刷丝轮结构的运行。
具体地，主控制器根据第一刷丝编码量，通过第二伺服驱动器和第二伺服电机来控制刷丝轮结构运行的过程，与主控制器通过第一伺服驱动器和第一伺服电机控制劈刀结构的运行过程相同，在此不做赘述。
在一些实施例中，烟支重量控制设备还包括高速电磁阀和气缸结构，高速电磁阀和主控制器连接，劈刀结构或者刷丝轮结构与气缸结构相互连接。如图4所示，方法还包括：
步骤S6，分别对多个第一伺服电机和第二伺服电机的负载电流和扭矩参数进行监测，其中，在多个第一伺服电机和第二伺服电机中的任意一个伺服电机的负载电流和/或扭矩参数，与预先获取的运行参数范围不相符的情况下，通过高速电磁阀控制气缸结构进行升/降运动，以使劈刀结构和刷丝轮结构相互分离。
在一个示例中，气缸结构可以与刷丝轮结构相互连接，气缸结构沿第一方向作升降运动，第一方向为刷丝轮指向劈刀盘结构的方向。当刷丝轮电机对应的第二驱动电机或者劈刀结构对应的第一驱动电机检测到电机负载电流或者扭矩参数不在正常运行范围值时，通过高速电磁阀驱动刷丝轮结构、与刷丝轮结构连接的气缸机构下降，下降高度≥8mm，使得刷丝轮和劈刀盘完全脱离，避免任何一个驱动电机故障时发生碰撞事件。
在另一个示例中，气缸结构可以与劈刀结构相互连接，气缸结构沿第一方向作升降运动，第一方向为刷丝轮指向劈刀盘结构的方向。当刷丝轮结构对应的第二驱动电机或者劈刀结构对应的第一驱动电机检测到电机负载电流或者扭矩参数不在正常运行范围值时，通过高速电磁阀一驱动劈刀结构下降，下降高度≥20mm，控制时差≤100ms，通过高速电磁阀二驱动与劈刀结构连接的气缸机构上升，上升高度≥8mm，使得刷丝轮和劈刀盘完全脱离，避免任何一个驱动电机故障时发生碰撞事件。
在一些实施例中，如图3所示，烟支重量控制设备还包括与主控制器连接的操作模块，上述操作模块可以是人机交互界面（Human Machine Interface，HMI），在HMI上设置紧头偏移位置，并通过主控制器来实现轴叠加功能计算，实现下一目标位置的更改。
图5为本公开实施例提供的另一种同步控制方法的示意流程图，如图5所示，同步控制方法还包括步骤S01-步骤S04：
步骤S01，响应于对操作模块的操作指令，获取烟丝紧头位置的运行偏移量A偏。
上述紧头位置的运行偏移量可以是，基于操作人员对HMI界面的操作得到的数据。
步骤S02，根据运行偏移量和劈刀结构的圆周长度，计算劈刀结构的偏移编码量。
具体地根据运行偏移量和劈刀结构的圆周长度的比例，确定劈刀结构的偏转角度，再根据偏转角度所占360°的比例，以及第一伺服电机的最大编码量，确定劈刀结构的偏移编码量C劈偏，其可以通过公式9来表示：
公式9
步骤S03，将第一伺服驱动器的下一控制周期的目标编码量和偏移编码量进行叠加，得到实际编码量。
上述“下一控制周期的目标编码量”，是指，未对HMI进行操作、修改紧头位置的情况下，第一伺服驱动器在下一控制周期的编码量。
步骤S04，根据实际编码量，生成第三控制指令，并发送至对应的第一伺服驱动器，以使得第一伺服驱动器响应于第三控制指令，生成第三驱动信号，发送至对应的第二伺服电机，并使得第二伺服电机根据第三驱动信号，控制劈刀结构运行。
在一些实施例中，步骤S04包括，包括：
在实际编码量不大于预设目标编码量的情况下，第三控制指令为控制劈刀结构在一个伺服周期内，执行实际编码量的偏移运行；在实际编码量大于预设目标编码量的情况下，第三控制指令为控制劈刀结构分为多个伺服周期，执行实际编码量的偏移运行，且每一伺服周期内执行的参考编码量不大于预设目标编码量；其中，预设目标编码量是根据第一伺服电机的型号确定的。
上述预设目标编码量为伺服电机在一个伺服扫描周期内的最大编码变化量，当劈刀结构的实际编码位置与前一次编码位置值差值超过一个伺服扫描周期内的最大编码变化量时，主控制器会将实际编码量分割成多个扫描周期进行下发。
同理，刷丝轮结构与劈刀结构之间的编码量保持第二运行比例，则主控制器根据实际编码量控制劈刀结构运行时，同时以基于第二运行比例确定第二刷丝编码量，控制刷丝轮结构运行。
具体地，方法还包括：主控制器根据实际编码量以及预先确定的第二运行比例，确定刷丝轮结构的第二刷丝编码量，其中，第二运行比例是基于刷丝轮结构和劈刀结构之间的固定位置关系根据的；主控制器根据第二刷丝编码量，生成第四控制指令，并发送至对应的第二伺服驱动器；第二伺服驱动器根据第四控制指令，生成第四驱动信号，并发送至对应的第二伺服电机；第二伺服电机根据第四驱动信号，控制刷丝轮结构的运行。
同理，当第二刷丝编码量大于预设目标编码量时，主控制器会将第二刷丝编码量分割成多个扫描周期进行下发，在此不做赘述。
另外，应当理解的是，第一伺服电机的转轴在编码器作用下转动，从而带动安装在其上的劈刀结构旋转，本公开实施例中通过计算编码量，确定控制劈刀结构的驱动信号，因此，需要在驱动之前确保劈刀结构与第一伺服电机的转轴之间是相同固定的，以保证对劈刀结构控制的有效性和准确性。
同理，第二伺服电机的转轴在编码器作用下转动，从而带动安装在其上的刷丝轮结构旋转，因此，需要在组装时，将刷丝轮结构上的刷丝轮键槽、与第二伺服电机上的电机键槽相对固定，因此每次安装完成后刷丝轮结构相对电机编码器的位置是固定的，从而保证对刷丝轮结构控制的有效性和准确性。
在另一个示例中，还可以通过传感器定位的方式来确定劈刀结构/刷丝轮结构分别与对应的伺服电机的转轴之间是相对固定。具体地，在劈刀结构与刷丝轮结构上增加检测孔，劈刀检测孔的位置与劈刀盘槽口相对角度位置固定，刷丝轮检测孔与刷丝轮结构上的短齿中心相对角度位置固定。
每次安装后，传感器通过高低电平信号检测到检测孔位置（劈刀结构旋转，传感器检测到孔的两侧边缘位置的电机编码器位置，计算出孔中心的电机编码器位置，刷丝轮结构同理）检测孔边缘后计算均值可以减少安装误差和加工误差带来的检测误差，可以消除传感器检测光斑带来的检测误差，电机将检测孔中心位置的编码值设置为原点，电机再按预设角度将劈刀结构旋转到指定角度位置，从而保证每一次启动前，劈刀结构/刷丝轮结构分别与对应的伺服电机的转轴之间的位置相对固定。
本公开实施例提供的同步控制方法，对劈刀结构、刷丝轮结构进行独立伺服驱动控制，取消了传动齿轮，避免了齿轮、同步齿形等各零件磨损，而导致劈刀结构/刷丝轮结构的运动精度、位置精度和运行平稳性下降的现象；同时，避免了高速旋转的齿轮与润滑油之间摩擦产生大量的热量，长时间运行后，润滑油在压力的作用下渗漏，污染烟丝质量的现象。
进一步地，在通过独立伺服驱动的方式控制劈刀结构运行的过程中，而伺服驱动是通过轴编码器上的编码量来决定驱动信号的。基于此，一方面根据刀盘结构的初始运行状态，确定劈刀结构的同步编码量；另一方面根据刀盘结构和劈刀结构之间的第一距离，以及劈刀结构自旋转的圆周长度，来确定二者之间吸丝带上的烟丝余量，进而确定劈刀结构的第二初始编码量，以在运行之前通过劈刀结构的自身旋转来补偿余量。最终使得在设备运行过程中，劈刀结构在烟丝束上形成紧头部位，经吸丝带传送至刀盘结构后，由刀盘结构转动切割紧头部位，使得劈刀结构和刀盘结构同步运行，保证刀盘结构与紧头位置的准确对应，避免由此带来的空头烟产生，也对单支烟重量偏差有很好的改善。
基于相同的发明构思，本公开实施例还提供一种同步控制系统，所述同步控制系统包括烟支重量控制设备和刀盘结构，烟支重量控制设备包括上述任一实施例提供的主控制器和至少一个劈刀结构。
同步控制系统能够实现与上述同步控制方法相同的技术效果，在此不做赘述。
本公开实施例还提供一种主控制器，其中，如图6所示，主控制器可以包括：
一个或多个处理器101；
存储器102，其上存储有一个或多个计算机程序，当所述一个或多个计算机程序被所述一个或多个处理器101执行，使得所述一个或多个处理器101实现根据本公开第一个方面所提供的同步控制方法的步骤。
所述主控制器还可以包括一个或多个I/O接口103，连接在所述处理器与存储器之间，配置为实现所述处理器与存储器的信息交互。
其中，处理器101为具有数据处理能力的器件，其包括但不限于中央处理器（CPU）等；存储器102为具有数据存储能力的器件，其包括但不限于随机存取存储器（RAM，更具体如SDRAM、DDR等）、只读存储器（ROM）、带电可擦可编程只读存储器（EEPROM）、闪存（FLASH）；I/O接口（读写接口）连接在处理器与存储器间，能实现处理器与存储器的信息交互，其包括但不限于数据总线（Bus）等。
在一些实施例中，处理器101、存储器102和I/O接口103通过总线104相互连接，进而与计算设备的其它组件连接。
作为一种可选实施方式，所述主控制器也可以包括显示器，所述显示器用于显示人机交互界面，通过该人机交互界面，可以实现指令接收、以及状态上传。例如，上述显示器可以是本公开实施例中提供的人机交互界面HMI，通过在HMI上设置紧头偏移位置，并通过主控制器来实现轴叠加功能计算，实现下一目标位置的更改。
如图7所示，本发明还提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现本公开第一个方面所提供的同步控制方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解,实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。据此，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可实现上述任意一项实施例的方法。其中，本发明所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM (PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM (SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM (ESDRAM)、同步链路 (Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
以上，仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，熟悉该本领域的技术人员应该明白本公开包括但不限于附图和上面具体实施方式中描述的内容。任何不偏离本公开的功能和结构原理的修改都将包括在权利要求书的范围中。
Claims (13)
1.一种同步控制方法，用于同步控制系统的主控制器，其特征在于，所述同步控制系统包括烟支重量控制设备和刀盘结构，所述烟支重量控制设备包括所述主控制器和至少一个劈刀结构，所述方法包括：
获取所述刀盘结构对应的切割角度的第一初始编码量；
根据预先确定的第一运行比例和所述第一初始编码量，确定所述劈刀结构的同步编码量，其中，所述第一运行比例为：所述刀盘结构旋转一周所产生的切割长度与所述劈刀结构转动一周产生的轨迹长度之间的比例；
根据所述刀盘结构和所述劈刀结构之间的第一距离、所述劈刀结构转动一周产生的轨迹长度，确定所述劈刀结构的第二初始编码量；
基于所述劈刀结构的所述同步编码量和所述第二初始编码量，控制所述劈刀结构的运行，以使所述劈刀结构与所述刀盘结构同步运动。
2.根据权利要求1所述的同步控制方法，其特征在于，所述烟支重量控制设备还包括与所述主控制器均连接的至少一个第一伺服驱动器、和与所述第一伺服驱动器对应连接的第一伺服电机，所述第一伺服电机连接对应的所述劈刀结构，
所述基于所述劈刀结构的所述同步编码量和所述第二初始编码量，控制所述劈刀结构的运行，包括：
基于所述同步编码量和所述第二初始编码量，生成第一控制指令，并发送至对应的第一伺服驱动器，以使得所述第一伺服驱动器根据所述第一控制指令，生成第一驱动信号，发送至对应的第一伺服电机，并使得所述第一伺服电机根据所述第一驱动信号，控制所述劈刀结构的运行。
3.根据权利要求2所述的同步控制方法，其特征在于，所述劈刀结构为圆盘状，
所述根据所述刀盘结构和所述劈刀结构之间的第一距离、所述劈刀结构转动一周产生的轨迹长度，确定所述劈刀结构的第二初始编码量，包括：
将所述第一距离和所述劈刀结构转动一周产生的轨迹长度进行取模运算，确定劈刀余量；
根据所述劈刀余量和所述劈刀结构的圆周长度，确定所述劈刀结构相对于初始角度的相对角度，其中，所述初始角度是所述劈刀结构安装过程中，所述劈刀结构上的劈刀键槽和与其对应连接的第一伺服电机上的电机键槽相对固定所形成的角度；
根据集成在所述第一伺服电机上的驱动编码器的精度，确定驱动所述劈刀结构转动而产生所述相对角度的编码量，作为所述第二初始编码量。
4.根据权利要求2所述的同步控制方法，其特征在于，所述烟支重量控制设备还包括刷丝轮结构，所述刷丝轮结构依次通过对应的第二伺服电机和第二伺服驱动器与所述主控制器连接，且所述刷丝轮结构与所述劈刀结构之间的位置相对固定，
所述方法还包括：
根据所述同步编码量、所述第二初始编码量以及预先确定的第二运行比例，确定所述刷丝轮结构的第一刷丝编码量，其中，所述第二运行比例是基于所述刷丝轮结构和所述劈刀结构之间的固定位置关系根据的；
根据所述第一刷丝编码量，生成第二控制指令，并发送至对应的第二伺服驱动器，以使得所述第二伺服驱动器根据所述第二控制指令，生成第二驱动信号，发送至对应的第二伺服电机，并使得所述第二伺服电机根据所述第二驱动信号，控制所述刷丝轮结构的运行。
5.根据权利要求4所述的同步控制方法，其特征在于，所述烟支重量控制设备还包括高速电磁阀和气缸结构，所述高速电磁阀和所述主控制器连接，所述劈刀结构或者所述刷丝轮结构与所述气缸结构相互连接，
所述方法还包括：
分别对多个所述第一伺服电机和所述第二伺服电机的负载电流和扭矩参数进行监测；其中，在多个所述第一伺服电机和所述第二伺服电机中的任意一个伺服电机的负载电流和/或扭矩参数，与预先获取的运行参数范围不相符的情况下，通过所述高速电磁阀控制所述气缸结构进行升/降运动，以使所述劈刀结构和所述刷丝轮结构相互分离。
6.根据权利要求2所述的同步控制方法，其特征在于，所述烟支重量控制设备还包括与所述主控制器连接的操作模块，
所述方法还包括：
响应于对所述操作模块的操作指令，获取烟丝紧头位置的运行偏移量；
根据所述运行偏移量和所述劈刀结构的圆周长度，计算所述劈刀结构的偏移编码量；
将所述第一伺服驱动器的下一控制周期的目标编码量和所述偏移编码量进行叠加，得到实际编码量；
根据所述实际编码量，生成第三控制指令，并发送至对应的第一伺服驱动器，以使得所述第一伺服驱动器响应于所述第三控制指令，生成第三驱动信号，发送至对应的第二伺服电机，并使得所述第二伺服电机根据所述第三驱动信号，控制所述劈刀结构运行。
7.根据权利要求6所述的同步控制方法，其特征在于，所述根据所述实际编码量，生成第三控制指令，并发送至对应的第一伺服电机，包括：
在所述实际编码量不大于预设目标编码量的情况下，所述第三控制指令为控制所述劈刀结构在一个伺服周期内，执行所述实际编码量的偏移运行；
在所述实际编码量大于预设目标编码量的情况下，所述第三控制指令为控制所述劈刀结构分为多个伺服周期，执行所述实际编码量的偏移运行，且每一伺服周期内执行的参考编码量不大于所述预设目标编码量；
其中，所述预设目标编码量是根据所述第一伺服电机的型号确定的。
8.根据权利要求6所述的同步控制方法，其特征在于，所述烟支重量控制设备还包括刷丝轮结构，所述刷丝轮结构依次通过对应的第二伺服电机和第二伺服驱动器与所述主控制器连接，且所述刷丝轮结构与所述劈刀结构之间的位置相对固定，
所述方法还包括：
根据所述实际编码量以及预先确定的第二运行比例，确定所述刷丝轮结构的第二刷丝编码量，其中，所述第二运行比例是基于所述刷丝轮结构和所述劈刀结构之间的固定位置关系根据的；
根据所述第二刷丝编码量，生成第四控制指令，并发送至对应的第二伺服驱动器，以使得所述第二伺服驱动器根据所述第四控制指令，生成第四驱动信号，并发送至对应的第二伺服电机，并使得所述第二伺服电机根据所述第四驱动信号，控制所述刷丝轮结构的运行。
9.根据权利要求1所述的同步控制方法，其特征在于，所述烟支重量控制设备还包括外部编码器，所述刀盘结构和所述主控制器均与所述外部编码器连接，
所述获取所述刀盘结构对应的切割角度的第一初始编码量，包括：
接收所述外部编码器提供并反馈的所述刀盘结构进行旋转运动时的旋转编码量；
将所述旋转编码量作为所述刀盘结构的第一初始编码量。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的同步控制方法，其特征在于，所述主控制器的扫描周期小于250μs。
11.一种主控制器，包括：处理器、存储器和总线，所述存储器存储有所述处理器可执行的机器可读指令，当计算机设备运行时，所述处理器与所述存储器之间通过总线通信，所述机器可读指令被所述处理器执行时执行如权利要求1-10任意一项所述的同步控制方法的步骤。
12.一种同步控制系统，其特征在于，所述同步控制系统包括烟支重量控制设备和刀盘结构，所述烟支重量控制设备包括至少一个劈刀结构和权利要求11所述的主控制器。
13.一种计算机非瞬态可读存储介质，其特征在于，该计算机非瞬态可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行如权利要求1-10任意一项所述的同步控制方法的步骤。
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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 | ||
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