CN118466370A - 自动冲豁口剪切加工控制系统 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种自动冲豁口剪切加工控制系统。该自动冲豁口剪切加工控制系统用于控制冲豁口剪切加工系统，冲豁口剪切加工系统包括用于输送物料的数控送料机、以及用于冲豁口加工的第一冲床，自动冲豁口剪切加工控制系统包括：主控单元，数控送料机和第一冲床均与主控单元通信连接，豁口间距检测单元，豁口间距检测单元位于第一冲床的出口端，豁口间距检测单元包括红外发射模块和红外接收模块，红外发射模块和红外接收模块之间的光路与物料输送台垂直，红外发射模块和红外接收模块均与主控单元通信连接。本公开能够提高现有的冲豁口剪切加工系统的精度。

Description

自动冲豁口剪切加工控制系统

技术领域

本公开涉及剪切加工技术领域，尤其涉及一种自动冲豁口剪切加工控制系统。

背景技术

冲豁口加工是指利用冲床和相应的模具，在金属板材上冲出特定的豁口形状，以满足工艺需求。在金属加工领域，经常需要对钢板、铝板、钢带等材料进行冲豁口加工，现有的冲豁口加工过程中，需要人工入料，且需要手动控制冲豁口的间距，导致产品豁口间距尺寸有偏差。

发明内容

本公开实施例提供了一种自动冲豁口剪切加工控制系统，以解决现有的冲豁口加工间距误差大的问题。

本公开实施例提供了一种自动冲豁口剪切加工控制系统，包括：

主控单元，所述数控送料机和所述第一冲床均与所述主控单元通信连接，

豁口间距检测单元，所述豁口间距检测单元位于所述第一冲床的出口端，所述豁口间距检测单元包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块和所述红外接收模块之间的光路与物料输送台垂直，所述红外发射模块和所述红外接收模块均与所述主控单元通信连接。

在本公开的一种示例性实施例中，所述红外接收模块包括依次连接的第一光电探测电路、第一放大电路、第一比较电路、延时电路和与门电路，

所述第一光电探测电路用于接收红外信号，所述第一比较电路的第一输入端与所述第一放大电路的输出端连接，所述第一比较电路的第二输入端与第一参考电压连接，所述第一比较电路的输出端接入所述延时电路的输入端，

所述延时电路的输出端接入与门电路的第一输入端，所述第一比较电路的输出端接入所述与门电路的第二输入端，所述与门电路的输出端接入所述主控单元的第一输入端。

在本公开的一种示例性实施例中，所述延时电路包括电容C1，所述电容C1的第一端与所述第一比较电路的输出端连接，所述电容C1的第二端接地，所述电容C1的第一端为所述延时电路的输出端。

在本公开的一种示例性实施例中，所述冲豁口剪切加工系统还包括用于切断加工的第二冲床和用于下料的下料单元，

所述自动冲豁口剪切加工控制系统还包括激光测距单元，所述激光测距单元用于检测物料前端的位置，所述激光测距单元包括计时器模块、激光发射时刻采集电路和激光接收时刻采集电路，

所述激光接收时刻采集电路包括激光接收电路、第二放大电路、DAC模块和第二比较电路，所述第二放大电路的输入端与激光接收电路的输出端连接，所述第二放大电路的输出端接入所述第二比较电路的第一输入端，所述DAC模块用于接收所述主控单元的数据指令并输出对应的阈值电压到所述第二比较电路的第二输入端，

所述第二比较电路的输出端接入所述计时器模块的第一输入端，所述激光发射时刻采集电路包括激光发射电路、差分放大电路和第三比较电路，

所述激光发射电路包括电容C7、二极管D4、电阻R25、开关管Q3、开关管Q2、电阻R19和激光二极管D3，

所述电容C7的第一端与电源连接，所述电容C7的第二端与二极管D4的阳极连接，所述二极管D4的阴极接地，所述电阻R25并联在所述二极管D4的两端，

所述开关管Q2的控制端与所述主控单元的第一输出端连接，所述开关管Q2的第一端接地，所述开关管Q2的第二端接入所述开关管Q3的控制端，所述开关管Q3的第一端与所述电容C7的第一端连接，所述开关管Q3的第二端接地，

所述电阻R19的两端分别接入所述差分放大电路的两个输入端，所述差分放大电路的输出端接入所述第三比较电路的第一输入端，所述第三比较电路的第二输入端与第三参考电压连接，所述第三比较电路的输出端为所述激光发射时刻采集电路的输出端。

本公开实施例提供的自动冲豁口剪切加工控制系统的工作原理和有益效果在于：

本公开实施例中，数控送料机用于向第一冲床间歇送料，主控单元用于控制数控送料机和第一冲床相互配合，在数控送料机每次停止送料时控制第一冲床进行豁口冲压，这样，随着物料的输送，第一冲床依次在物料的长度方向加工出多个豁口。

通过在第一冲床的出口端设置豁口间距检测单元，可以检测第一冲床加工出的豁口间距，并发送至主控单元，当豁口间距超出预设范围时，主控单元可以调整控制指令，调节数控送料机中驱动电机的旋转角度，从而调节数控送料机的间歇送料距离，以保证豁口间距保持在预设范围内。豁口间距检测单元的工作原理为：当豁口对准红外发射模块位置时，红外接收模块能够接收到红外光，红外接收模块输出第一电平信号；随后，豁口偏离红外发射模块位置，由于物料的阻挡，红外接收模块不能接收到红外光，红外接收模块输出第二电平信号。这样，在物料输送过程中，红外接收模块输出高低电平变化的方波信号，主控单元通过检测方波信号中两个上升沿或两个下降沿之间的时间差，可以得到豁口间距。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本公开实施例提供的自动冲豁口剪切加工控制系统的原理框图；

图2是本公开实施例提供的红外接收模块的电路原理图；

图3是本公开实施例提供的原始方波信号HW的处理过程示意图；

图4是本公开实施例提供的激光接收时刻采集电路原理图；

图5是本公开实施例提供的回波信号示意图；

图6是本公开实施例提供的激光发射时刻采集电路原理图；

图中：

10豁口间距检测单元，11激光测距单元。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本方案，下面将结合本方案实施例中的附图，对本方案实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本方案一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本方案中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本方案保护的范围。

本方案的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”以及其他任何变形，是指“包括但不限于”，意图在于覆盖不排他的包含，并不仅限于文中列举的示例。此外，术语“第一”和“第二”等是用于区别不同对象，而非用于描述特定顺序。

以下结合具体附图对本公开的实现进行详细的描述：

本公开实施例提供一种自动冲豁口剪切加工控制系统，该自动冲豁口剪切加工控制系统用于控制冲豁口剪切加工系统，参照图1，冲豁口剪切加工系统包括用于输送物料的数控送料机、以及用于冲豁口加工的第一冲床。该自动冲豁口剪切加工控制系统包括：

主控单元，数控送料机和第一冲床均与主控单元通信连接，

豁口间距检测单元，豁口间距检测单元位于第一冲床的出口端，豁口间距检测单元包括红外发射模块和红外接收模块，红外发射模块和红外接收模块之间的光路与物料输送台垂直，红外发射模块和红外接收模块均与主控单元通信连接。

本公开实施例中，数控送料机用于向第一冲床间歇送料，主控单元用于控制数控送料机和第一冲床相互配合，在数控送料机每次停止送料时控制第一冲床进行豁口冲压，这样，随着物料的输送，第一冲床依次在物料的长度方向加工出多个豁口。

通过在第一冲床的出口端设置豁口间距检测单元，可以检测第一冲床加工出的豁口间距，并发送至主控单元，当豁口间距超出预设范围时，主控单元可以调整控制指令，调节数控送料机中驱动电机的旋转角度，从而调节数控送料机的间歇送料距离，以保证豁口间距保持在预设范围内。豁口间距检测单元的工作原理为：当豁口对准红外发射模块位置时，红外接收模块能够接收到红外光，红外接收模块输出第一电平信号；随后，豁口偏离红外发射模块位置，由于物料的阻挡，红外接收模块不能接收到红外光，红外接收模块输出第二电平信号。这样，在物料输送过程中，红外接收模块输出高低电平变化的方波信号，主控单元通过检测方波信号中两个上升沿或两个下降沿之间的时间差，可以得到豁口间距。

本公开实施例通过主控单元、数据送料机、第一冲床和豁口间距检测单元的相互配合，实现了冲豁口加工过程中的自动送料，而且提高了豁口间距的加工精度。

在本公开的一种示例性实施例中，参照图2，红外接收模块包括依次连接的第一光电探测电路、第一放大电路、第一比较电路、延时电路和与门电路，

第一光电探测电路用于接收红外信号，第一比较电路的第一输入端与第一放大电路的输出端连接，第一比较电路的第二输入端与第一参考电压REF1连接，第一比较电路的输出端接入延时电路的输入端，

延时电路的输出端接入与门电路的第一输入端，第一比较电路的输出端接入与门电路的第二输入端，与门电路的输出端接入主控单元的第一输入端。

本实施例中，第一光电探测电路由光电二极管D1和电阻R1构成，当光电二极管D1未接收到红外信号时，光电二极管D1截止，电阻R1没有电流通过。当光电二极管D1接收到红外信号时，光电二极管D1导通，电阻R1有电流通过，光电二极管D1接收的红外光强度越大，通过电阻R1的电流越大。因此，通过检测电阻R1两端的电压信号，即可得到红外光强度。

第一放大电路由运放U1A、电阻R3和电阻R11构成，第一比较电路由比较器U2构成，电阻R4和电阻R6构成电阻分压电路，电阻R6的端电压作为第一参考电压REF1接入第一比较电路的第二输入端。

第一放大电路用于对第一光电探测电路输出的电压信号进行放大，放大之后的电压信号输入第一比较电路，与第一参考电压REF1进行比较，当第一光电探测电路接收到红外信号时，第一放大电路的输出电压大于第一参考电压REF1，第一比较电路输出高电平信号，反之，第一放大电路的输出电压小于第一参考电压REF1，第一比较电路输出低电平信号。这样就实现了在物料输送过程中，第一比较电路输出方波信号。

延时电路起到延时滤波的作用，第一比较电路输出的方波信号经延时电路滤除其中的干扰信号，然后接入与门电路U9的第一输入端，同时，原始方波信号HW（第一比较电路的输出信号）接入与门电路U9的第二输入端，如图3所示，两个信号HW和HW’相与后，在与门电路U9输出端输出与原始方波信号HW同频的脉冲信号PUSE。脉冲信号PUSE接入主控单元的第一输入端，主控单元通过检测脉冲信号PUSE的两个上升沿或两个下降沿之间的时间差，可以得到豁口间距。由于脉冲信号PUSE与原始方波信号HW相比，去除了干扰，而且波形更陡峭，因此，基于该脉冲信号PUSE进行豁口间距的检测能够提高豁口间距的检测精度。

在本公开的一种示例性实施例中，参照图2，延时电路包括电容C1，电容C1的第一端与第一比较电路的输出端连接，电容C1的第二端接地，电容C1的第一端为延时电路的输出端。

本实施例中，由电容C1构成延时电路，能够滤除第一比较电路输出端的高频干扰信号，避免高频干扰信号造成红外光信号的误判。

在本公开的一种示例性实施例中，参照图1，冲豁口剪切加工系统还包括用于切断物料的第二冲床和用于下料的下料单元（图中未示出），

参照图4，自动冲豁口剪切加工控制系统还包括激光测距单元，激光测距单元用于检测物料前端的位置，激光测距单元包括计时器模块、激光发射时刻采集电路和激光接收时刻采集电路，

激光接收时刻采集电路包括激光接收电路、第二放大电路、DAC模块U5和第二比较电路，第二放大电路的输入端与激光接收电路的输出端连接，第二放大电路的输出端接入第二比较电路的第一输入端，DAC模块U5用于接收主控单元的数据指令并输出对应的阈值电压到第二比较电路的第二输入端，

第二比较电路的输出端接入计时器模块的第一输入端，激光发射时刻采集电路的输出端接入计时器模块的第二输入端，计时器模块的输出端接入主控单元的第二输入端。

本实施例中，可以添加第二冲床将冲豁口加工后的物料切断为多个分段，每个分段为一个成品，方便运输和存储。激光测距单元用于检测物料前端的位置，并把物料前端的位置实时发送至主控单元，当检测到物料前端达到设定位置时，主控单元控制第二冲床切断物料，下料单元将切断后得到的成品搬离工作台，为下一次切断做准备。因此，激光测距单元的设置能够实现第二冲床的自动控制，从而实现物料的自动切断。

激光测距单元中的激光发射时刻采集电路用于检测激光信号的发出时间，激光接收时刻采集电路用于检测物料前端反射回的激光信号（回波信号）的接收时间，激光发射时刻采集电路和激光接收时刻采集电路分别接入计时器模块的两个输入端，计时器模块计算发出时间和接收时间的差值，并发送至主控单元，主控单元据此得到物料前端和激光测距单元之间的距离，进而根据激光测距单元的位置得到物料前端的位置。其中，计时器模块可以选用现有的计时器芯片实现，本实施例具体采用TDC-GP22。

激光接收时刻采集电路的工作原理为：光电二极管D2、运放U3A和电阻R10构成激光接收电路，光电二极管D2接收到的激光强度越大，其上流过的电流越大。运放U3A和电阻R10构成跨阻放大电路，用于将光电二极管D2的电流信号转换为电压信号。运放U3B、电阻R14和电阻R12构成第二放大电路，用于对运放U3A输出的电压信号进行放大。比较器U6A构成第二比较电路，运放U3B的输出电压接入第二比较电路，与第二参考电压REF2进行比较。当光电二极管D2未接收到回波信号时，运放U3B的输出电压小于第二参考电压REF2，第二比较电路输出低电平信号；当光电二极管D2接收到回波信号时，运放U3B的输出电压大于第二参考电压REF2，第二比较电路输出高电平信号。因此，通过检测第二比较电路输出信号的上升沿即可得到回波信号的接收时间。

由于回波信号的幅度会随激光传播距离的变化而变化，如图5所示的回波信号1和回波信号2，由于传播距离的不同，两个回波信号的幅值不同，如果第二参考电压REF2设置为固定的阈值电压，会存在部分回波信号的幅值小于第二参考电压REF2，从而无法根据第二比较电路输出信号的上升沿得到准确的回波信号接收时间。据此，本实施例通过调整主控单元发送至DAC模块U5的数据指令，控制DAC模块U5输出与回波信号幅值成比例的第二参考电压REF2，例如，将第二参考电压REF2设置为回波信号幅值的50%，这样第二比较电路在回波信号1和回波信号2的相同比例点（50%）输出上升沿，有利于回波信号接收时间的准确识别。

在本公开的一种示例性实施例中，主控单元按照预设周期接收计时器模块的输出数据，并基于计时器模块的输出数据调整数据指令。

本实施例中，主控单元可以根据当前周期中计时器模块的输出数据得到当前周期的距离检测结果，并根据当前周期的距离检测结果确定下一周期的数据指令，以实现根据传播距离调节第二参考电压REF2的大小。

在本公开的一种示例性实施例中，参照图6，激光发射时刻采集电路包括激光发射电路、差分放大电路和第三比较电路，

激光发射电路包括电容C7、二极管D4、电阻R25、开关管Q3、开关管Q2、电阻R19和激光二极管D3，

电容C7的第一端与电源连接，电容C7的第二端与二极管D4的阳极连接，二极管D4的阴极接地，电阻R25并联在二极管D4的两端，

开关管Q2的控制端与主控单元的第一输出端连接，开关管Q2的第一端接地，开关管Q2的第二端接入开关管Q3的控制端，开关管Q3的第一端与电容C7的第一端连接，开关管Q3的第二端接地，

电阻R19的两端分别接入差分放大电路的两个输入端，差分放大电路的输出端接入第三比较电路的第一输入端，第三比较电路的第二输入端与第三参考电压连接，第三比较电路的输出端为激光发射时刻采集电路的输出端。

本实施例中，当开关管Q3的控制端接收到低电平信号时，开关管Q2和开关管Q3均截止，电源通过电阻R16、二极管D4构成的回路为电容C7充电；当开关管Q3的控制端接收到高电平信号时，开关管Q2和开关管Q3均导通，电容C7存储的能量分别通过开关管Q3、电阻R17构成的回路、以及电阻R18、开关管Q2构成的回路为激光二极管D3供电，激光二极管D3发出激光信号。其中，开关管Q3和开关管Q2构成两个并联的供电回路，有利于提高供电电流，提高激光二极管D3的输出功率。

由于电阻R19与激光二极管D3串联，所以通过检测电阻R19的端电压可以得到激光二极管D3的电流。运放U8A、电阻R21和电阻R24构成差分放大电路，用于对电阻R19两端的电压进行放大。第三比较电路采用比较器U6B实现，电阻R23和电阻R22构成电阻分压电路，电阻R22的端电压作为第三参考电压REF3。运放U8A的输出电压接入比较器U6B的同相输入端，与第三参考电压REF3进行比较。当激光二极管D3的电流小于设定值时，运放U8A的输出电压小于第三参考电压REF3，比较器U6B输出低电平信号；当激光二极管D3的电流大于设定值时，运放U8A的输出电压大于第三参考电压REF3，比较器U6B输出高电平信号。因此，通过检测比较器U6B输出信号的上升沿，可以得到激光信号的发出时间。

以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种自动冲豁口剪切加工控制系统，用于控制冲豁口剪切加工系统，所述冲豁口剪切加工系统包括用于输送物料的数控送料机、以及用于冲豁口加工的第一冲床，其特征在于，所述自动冲豁口剪切加工控制系统包括：

主控单元，所述数控送料机和所述第一冲床均与所述主控单元通信连接，

豁口间距检测单元，所述豁口间距检测单元位于所述第一冲床的出口端，所述豁口间距检测单元包括红外发射模块和红外接收模块，所述红外发射模块和所述红外接收模块之间的光路与物料输送台垂直，所述红外发射模块和所述红外接收模块均与所述主控单元通信连接。

2.如权利要求1所述的自动冲豁口剪切加工控制系统，其特征在于，所述红外接收模块包括依次连接的第一光电探测电路、第一放大电路、第一比较电路、延时电路和与门电路，

所述第一光电探测电路用于接收红外信号，所述第一比较电路的第一输入端与所述第一放大电路的输出端连接，所述第一比较电路的第二输入端与第一参考电压连接，所述第一比较电路的输出端接入所述延时电路的输入端，

所述延时电路的输出端接入与门电路的第一输入端，所述第一比较电路的输出端接入所述与门电路的第二输入端，所述与门电路的输出端接入所述主控单元的第一输入端。

3.如权利要求2所述的自动冲豁口剪切加工控制系统，其特征在于，所述延时电路包括电容C1，所述电容C1的第一端与所述第一比较电路的输出端连接，所述电容C1的第二端接地，所述电容C1的第一端为所述延时电路的输出端。

4.如权利要求1所述的自动冲豁口剪切加工控制系统，其特征在于，所述冲豁口剪切加工系统还包括用于切断加工的第二冲床和用于下料的下料单元，

所述自动冲豁口剪切加工控制系统还包括激光测距单元，所述激光测距单元用于检测物料前端的位置，所述激光测距单元包括计时器模块、激光发射时刻采集电路和激光接收时刻采集电路，

所述激光接收时刻采集电路包括激光接收电路、第二放大电路、DAC模块和第二比较电路，所述第二放大电路的输入端与激光接收电路的输出端连接，所述第二放大电路的输出端接入所述第二比较电路的第一输入端，所述DAC模块用于接收所述主控单元的数据指令并输出对应的阈值电压到所述第二比较电路的第二输入端，

所述第二比较电路的输出端接入所述计时器模块的第一输入端，所述激光发射时刻采集电路的输出端接入所述计时器模块的第二输入端，所述计时器模块的输出端接入所述主控单元的第二输入端。

5.如权利要求4所述的自动冲豁口剪切加工控制系统，其特征在于，所述主控单元按照预设周期接收所述计时器模块的输出数据，并基于所述计时器模块的输出数据调整所述数据指令。

6.如权利要求4所述的自动冲豁口剪切加工控制系统，其特征在于，所述激光发射时刻采集电路包括激光发射电路、差分放大电路和第三比较电路，

所述激光发射电路包括电容C7、二极管D4、电阻R25、开关管Q3、开关管Q2、电阻R19和激光二极管D3，

所述电容C7的第一端与电源连接，所述电容C7的第二端与二极管D4的阳极连接，所述二极管D4的阴极接地，所述电阻R25并联在所述二极管D4的两端，

所述开关管Q2的控制端与所述主控单元的第一输出端连接，所述开关管Q2的第一端接地，所述开关管Q2的第二端接入所述开关管Q3的控制端，所述开关管Q3的第一端与所述电容C7的第一端连接，所述开关管Q3的第二端接地，

所述电阻R19的两端分别接入所述差分放大电路的两个输入端，所述差分放大电路的输出端接入所述第三比较电路的第一输入端，所述第三比较电路的第二输入端与第三参考电压连接，所述第三比较电路的输出端为所述激光发射时刻采集电路的输出端。