JP2006290579A - Sheet material conveyance simulation system and sheet material conveyance simulation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、紙等のシート材を搬送する搬送機構の制御シーケンスを設計、検証するために、制御シーケンスによってシート材がどのような挙動をするかを仮想的にシミュレーションするためのシート材搬送シミュレーションシステム及びシート材搬送シミュレーション装置に関する。 The present invention provides a sheet material conveyance simulation for virtually simulating how a sheet material behaves according to a control sequence in order to design and verify a control sequence of a conveyance mechanism that conveys a sheet material such as paper. The present invention relates to a system and a sheet material conveyance simulation apparatus.
従来、このようなシート材搬送シミュレーションシステムとして、シート材を先端位置、後端位置、長さで定義し、搬送シミュレーション装置の中で制御シーケンスに従って所定単位ずつ移動させ、移動するごとにデータを計算する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 Conventionally, as such a sheet material conveyance simulation system, the sheet material is defined by the front end position, the rear end position, and the length, and is moved by a predetermined unit according to the control sequence in the conveyance simulation apparatus, and data is calculated every time it moves. A method has been proposed (for example, see Patent Document 1).
また、ヤング率を用いてシート材の挙動をより詳細に再現する方法などが提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、シート材搬送機構の制御シーケンス検討においてシート材先端、後端の位置のみの解析では図5に示すように、複数のローラにまたがったシート材の挙動を予測することは困難である。 However, in the control sequence examination of the sheet material transport mechanism, it is difficult to predict the behavior of the sheet material across a plurality of rollers as shown in FIG. 5 by analyzing only the position of the leading and trailing edges of the sheet material.
また、高度なシート材挙動の解析手法を用いた場合には、実動作により近い挙動を再現させることが可能である一方で、解析負荷の増大によりシミュレーション速度が遅くなってしまう。このようなシミュレーションシステムは搬送機構の部分的な機能を詳細に検討する場合には適している。しかし、搬送機構全体の制御シーケンスの検討のためには、搬送機構の制御シーケンスに伴うシート材の弛み個所等が特定できる程度のより概略的なシミュレーション装置が望まれる。 In addition, when an advanced analysis method of sheet material behavior is used, a behavior closer to the actual operation can be reproduced, but the simulation speed becomes slow due to an increase in analysis load. Such a simulation system is suitable when the partial function of the transport mechanism is examined in detail. However, in order to examine the control sequence of the entire transport mechanism, a more schematic simulation device that can identify the loose portion of the sheet material accompanying the control sequence of the transport mechanism is desired.
そこで、本発明はシート材搬送機構の制御シーケンス検討のために最低限必要なシート材の挙動予測機能を持った、高速で動作可能なシート材搬送シミュレーションシステム及びシート材搬送シミュレーション装置を提供することを目的としている。 Accordingly, the present invention provides a sheet material conveyance simulation system and a sheet material conveyance simulation apparatus which can operate at high speed and have a minimum sheet material behavior prediction function for examining a control sequence of a sheet material conveyance mechanism. It is an object.
本発明は、以下の構成により上記課題を解決できる。 The present invention can solve the above problems by the following configuration.
(1)シート材搬送経路、前記シート材搬送経路上に設定されるシート材搬送手段及びシート材検出手段とで定義される仮想シート材搬送機構を計算機内に生成する仮想シート材搬送機構生成手段と、前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の先端位置、後端位置、弛み量を、あらかじめ定義されたシート材長さ、及び、シート材搬送経路上で該仮想シート材の先端と後端との間に存在するシート材搬送手段の搬送速度より計算し、シート材搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段とから構成されることを特徴とするシート材搬送シミュレーションシステム。 (1) Virtual sheet material conveyance mechanism generating means for generating in a computer a virtual sheet material conveyance mechanism defined by a sheet material conveyance path, a sheet material conveyance means set on the sheet material conveyance path, and a sheet material detection means. The leading edge position, the trailing edge position, and the slack amount of the virtual sheet material conveyed on the virtual sheet material conveyance mechanism, the predefined sheet material length, and the virtual sheet material on the sheet material conveyance path. A sheet material conveyance simulation system comprising simulation conveyance execution means for simulating a sheet material conveyance operation by calculating from a conveyance speed of a sheet material conveyance unit existing between a leading end and a rear end.
(2)シート材搬送経路、前記シート材搬送経路上に設定される複数のシート材搬送手段とで定義される仮想シート材搬送機構を計算機内に生成する仮想シート材搬送機構生成手段と、前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の搬送状態を、前記複数のシート材搬送手段の搬送速度に基づいて計算してシート材の搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段と、を有することを特徴とするシート材搬送シミュレーション装置。 (2) a virtual sheet material conveyance mechanism generating unit that generates a virtual sheet material conveyance mechanism defined in the sheet material conveyance path and a plurality of sheet material conveyance units set on the sheet material conveyance path in the computer; Simulation transport execution means for simulating the transport operation of the sheet material by calculating the transport state of the virtual sheet material transported on the virtual sheet material transport mechanism based on the transport speed of the plurality of sheet material transport means A sheet material conveyance simulation apparatus.
本発明によれば、簡易な制御アルゴリズムにより必要最低限のシート材挙動シミュレーションが可能になり、シート材搬送シーケンスの検証に有効なシステムを提供することができる。 According to the present invention, a minimum necessary sheet material behavior simulation can be performed by a simple control algorithm, and a system effective for verification of a sheet material conveyance sequence can be provided.
以下に、本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below based on examples.
本発明のシート材搬送シミュレーションシステムは、パーソナルコンピュータ、ワークステーション等(以下、まとめてコンピュータシステムと呼ぶ)で実行されるプログラムとして実現されるもので、そのハードウエア構成の模式図を図2に示す。コンピュータシステム201は、中央処理装置(以下、CPUと呼ぶ)、主記憶装置(以下、RAMと呼ぶ)、ハードディスク等を内蔵した本体部202、本体部202からの指示により画面表示を行う表示装置203、このコンピュータシステム201にユーザの指示や文字情報を入力するためのキーボード204、表示装置203上の任意の位置を指定することによりその位置に表示されていたアイコン等に応じた指示を入力するマウス205を備えている。
The sheet material conveyance simulation system of the present invention is realized as a program executed by a personal computer, a workstation or the like (hereinafter collectively referred to as a computer system), and a schematic diagram of the hardware configuration is shown in FIG. . A
ハードディスクには機器制御シミュレーションシステムの各機能を実現したプログラム、シミュレーションの対象となる機器の情報を含むシミュレーションのための各種データが格納される。シミュレーションに際しては、前記プログラム、各種データを前記RAMにロードし、前記コンピュータシステム201のCPUによってプログラムが実行される。
The hard disk stores a program realizing each function of the device control simulation system and various data for simulation including information on the device to be simulated. In the simulation, the program and various data are loaded into the RAM, and the program is executed by the CPU of the
これらコンピュータシステム201の基本動作は、基本プログラムであるオペレーティングシステム(以下、OSと記す)を介して実行される。以下、本実施例ではコンピュータシステム201のOSをMicrosoft(登録商標)社のWindows(登録商標)OSの例で説明する。しかし、本発明はWindows(登録商標)OS上のシステムに限定されるものではない。
These basic operations of the
図1は、本発明に関る第1の実施例のシート材搬送シミュレーションシステムの機能構成を示す。 FIG. 1 shows a functional configuration of a sheet material conveyance simulation system according to a first embodiment of the present invention.
図のように、本発明のシート材搬送シミュレーションシステムはシート材搬送シミュレーション部101、GUI部104、搬送シーケンス生成部105から構成され、更に、シート材搬送シミュレーション部101は仮想シート材搬送機構生成手段102と模擬搬送実行手段103から構成される。
As shown in the figure, the sheet material conveyance simulation system of the present invention comprises a sheet material
シート材搬送シミュレーション部101は、コンピュータシステム201内に仮想シート材搬送機構を生成し、後述の搬送シーケンス生成部105から出力される搬送シーケンスに従って、仮想シート材の挙動をシミュレーションする。仮想シート材、及び、搬送機構の挙動は後述のGUI部104を介してオペレータにグラフィカルな情報として示される。
The sheet material
仮想シート材搬送機構生成手段102は、オペレータから後述するGUI部104を介して定義されるシート材搬送路、ローラ等のシート材搬送手段、搬送路上に配設され当該部位におけるシート材の有り無しを検出するシート材センサの配置、及び、前記シート材搬送手段の搬送速度定義に基づきコンピュータシステム201内に仮想シート材搬送機構を生成する。
The virtual sheet material transport
模擬搬送実行手段103は、搬送シーケンス生成部105からシーケンシャルに出力されるシート材搬送手段の動作指示と各シート材搬送手段に定義された搬送速度情報から仮想シート材の挙動をシミュレーションする。模擬搬送実行手段103については後に詳述する。
GUI部104、はユーザによるシート材搬送シミュレーションシステムに対する搬送路定義、搬送シーケンスの設定を仲介する。
The simulated
The
搬送シーケンス生成部105は、ユーザにより設定された搬送機構の駆動制御シーケンスに従いシート材搬送シミュレーション部101に対して各種機構の駆動指示を出す。
The conveyance
以上の、シート材搬送シミュレーションシステムの基本的な機能については従来から各種のものが提案されているため詳述は省く。 Since various types of basic functions of the above-described sheet material conveyance simulation system have been proposed, detailed description thereof will be omitted.
ここで、本発明では前記シート材搬送シミュレーション部101の模擬搬送実行手段103において、シミュレーション上の単位時間毎に、次の1単位時間後の仮想シート材の先端位置、後端位置、弛み量を計算することにより、搬送路上でのシート材の挙動をシミュレーションする。
Here, in the present invention, in the simulation
以下、その計算方法を説明する。 The calculation method will be described below.
図6のように、シミュレーション上のある時刻tにおける仮想シート材の先端−後端間のシート材搬送経路上に存在するローラ等のシート材搬送手段の数をN、各シート材搬送手段を最下流(最も先端側)から順にR1、R2、・・・、RNとし、各シート材搬送手段にあらかじめ定義された搬送速度をvd1、vd2、・・・、vdN、実搬送速度を同v1、v2、・・・、vN、各シート材搬送手段の下流側(1つ前のシート材搬送手段との間)の弛み量をL1、L2、・・・、LN、とする。ここで、弛み量は対象となるシート材搬送手段とその1つ下流(先端寄り)に配置されたシート材搬送手段の間に存在するシート材の長さから2つの搬送手段間の搬送系路の距離を引いた値である。ただし、L1は常に0とする。 As shown in FIG. 6, the number of sheet material conveying means such as rollers existing on the sheet material conveying path between the leading edge and the trailing edge of the virtual sheet material at a certain time t in the simulation is N, and each sheet material conveying means is set to the maximum. R 1 from the downstream (distal most) in order, R 2, ···, and R N, the conveying speed which is predefined each sheet material conveying means vd 1, vd 2, ···, vd N, actual transport The speeds are the same v 1 , v 2 ,..., V N , and the slack amounts on the downstream side of each sheet material conveying means (between the previous sheet material conveying means) are L 1 , L 2 ,. , L N. Here, the amount of slack is determined from the length of the sheet material existing between the target sheet material conveying means and the sheet material conveying means arranged one downstream (near the tip), and the conveying path between the two conveying means. Is the value obtained by subtracting the distance. However, L 1 is always set to 0.
本システムでは、先端からn番目のシート材搬送手段Rnの実搬送速度vnを、次のように求める。 In this system, the actual transport speed vn of the nth sheet material transport means Rn from the leading end is obtained as follows.
Ln=0・・・vn=MAX[vdm,vdn]
Ln>0・・・vn=vdn
ここで、MAX[vdx,vdy]はvdx〜vdyの最大値を示す。
L n = 0... V n = MAX [vd m , vd n ]
L n > 0... V n = vd n
Here, MAX [vd x, vd y ] indicates the maximum value of vd x ~vd y.
また、vdmの速度が定義される搬送手段RmはRnより下流のRnに最も近い位置にあるLn>0の条件を満たす搬送手段である。 Further, the conveying means R m where the speed of vd m is defined a satisfying conveying means L n> 0, which is closest to the downstream of the R n from R n.
次に、vnとvn−1の差からLnを次のように求める。 Next, L n is obtained from the difference between v n and v n−1 as follows.
Ln=Ln+(vn−vn−1)・t
ここで、tは1単位時間である。上記演算式においてLnが0の場合には上記速度決定のアルゴリズムにより必ずvn−1≦vnとなる。したがって変更後のLnが負の値になる事は無い。
L n = L n + (v n −v n−1 ) · t
Here, t is one unit time. In the above equation, when L n is 0, v n−1 ≦ v n is always satisfied by the speed determination algorithm. Therefore it is no L n after the change is made to a negative value.
以上のように、各シート材搬送手段の実搬送速度、及び、各区間での弛み量を求めた後、先端位置は最下流の搬送手段の搬送速度v1から求められる1単位時間の搬送距離分だけ搬送路上の下流側の位置として求められる。また、用紙後端位置は搬送路上の用紙先端からlだけ上流側の位置として求められる。 As described above, after obtaining the actual conveying speed of each sheet material conveying means and the amount of slack in each section, the leading end position is a conveying distance of one unit time obtained from the conveying speed v 1 of the most downstream conveying means. It is obtained as the position on the downstream side on the conveyance path by the amount. Further, the sheet rear end position is obtained as a position upstream by l from the sheet front end on the conveyance path.
ここでlは、
l=lp−ΣLn (lp;用紙長)
上記式の意味は、用紙長から全ての弛み量を差し引いた値を求めるものである。
Where l is
l = lp−ΣL n (lp: paper length)
The meaning of the above formula is to obtain a value obtained by subtracting all the slack amounts from the sheet length.
以上の演算処理のアルゴリズムを図3のフローチャートに示す。 The algorithm of the above arithmetic processing is shown in the flowchart of FIG.
まず、ステップS301(以下単にS301のように記す)で最下流のシート材搬送手段R1下流側の弛み量L1を0に、最下流のシート材搬送手段から処理するためにn,mをそれぞれ1に初期化する。次にS302でLnが0か0よりも大きいかを判断し、Lnが0の場合には実搬送速度vnとしてシート材搬送手段Rm〜Rnにあらかじめ定義された搬送速度の内の最大値MAX[vdm,vdn]を設定する。一方、Lnが0よりも大きいと判断した場合には実搬送速度vnとして当該シート材搬送手段Rnにあらかじめ定義された搬送速度vdnを設定し、mにnを代入する。S303〜S305でシート材搬送手段Rnの実搬送速度Vnを設定した後、S306でnを1増やす。そして、S307でnと当該シート材に関わる搬送手段数Nとを比較し、n≦Nの場合には、S308に進みLnを前記式に従い求めた後、S302に戻る。S307でn>Nの場合には、シート材の先端位置、後端位置を前述の方法により求め、処理を終了する。 First, in step S301 (hereinafter simply referred to as S301), the slack amount L1 on the downstream side of the most downstream sheet material conveying means R1 is set to 0, and n and m are each set to 1 for processing from the most downstream sheet material conveying means. Initialize to. Next, in S302, it is determined whether Ln is 0 or larger than 0. If Ln is 0, the maximum conveyance speed MAX defined by the sheet material conveying means Rm to Rn as the actual conveyance speed vn [MAX [ vdm, vdn] are set. On the other hand, if it is determined that Ln is greater than 0, a predetermined conveying speed vdn is set as the actual conveying speed vn in the sheet material conveying means Rn, and n is substituted for m. After setting the actual conveying speed Vn of the sheet material conveying means Rn in S303 to S305, n is increased by 1 in S306. In step S307, n is compared with the number N of conveying means related to the sheet material. If n ≦ N, the process proceeds to step S308, Ln is obtained according to the above formula, and the process returns to step S302. When n> N in S307, the leading edge position and trailing edge position of the sheet material are obtained by the above-described method, and the process is terminated.
以上のような処理により、簡単な演算処理によりシート材の搬送シーケンス検証に必要なシート材の挙動をシミュレーションすることができる。 With the processing as described above, the behavior of the sheet material necessary for verification of the sheet material conveyance sequence can be simulated by simple arithmetic processing.
第1の実施例ではシート材後端位置を先端位置と弛み量から求めている。 In the first embodiment, the rear end position of the sheet material is obtained from the front end position and the slack amount.
しかしながら、この方法ではシート材後端が一つ下流の搬送手段を通過した後暫く、演算上のシート材後端位置は前記搬送手段の上流側となってしまう。 However, in this method, for a while after the trailing edge of the sheet material passes through one downstream conveying means, the calculated trailing edge position of the sheet material becomes upstream of the conveying means.
そこで、本実施例では、シート材後端が1つの搬送手段を通過した後の動作をより正確に再現する方法として、シート材後端位置に常に定義搬送速度0の仮想搬送手段をおく。 Therefore, in this embodiment, as a method for more accurately reproducing the operation after the trailing edge of the sheet material passes through one conveying means, a virtual conveying means having a defined conveying speed of 0 is always placed at the sheet material trailing edge position.
すなわち、第1の実施例の定義においてRN+1の搬送手段をシート材後端位置に常に設定し、
VdN+1=0
とする。
That is, in the definition of the first embodiment, the conveying means of RN + 1 is always set at the sheet material rear end position,
Vd N + 1 = 0
And
そして、シート材後端がある搬送手段を通過する時点で弛み量LNを1単位時間後の仮想搬送手段前の弛み量に引き継ぐ。 Then, when the rear end of the sheet material passes through a certain conveying means, the slack amount LN is taken over by the slack amount before the virtual conveying means after one unit time.
以上の処理アルゴリズムを図4のフローチャートに示す。 The above processing algorithm is shown in the flowchart of FIG.
まずS401の初期設定において前記仮想搬送手段下流の弛み量LN+1に前回の演算で求めた最上流のシート搬送手段によるステップはS401〜S406、S408、S409は第1の実施例のS301〜S306、S308、S309と同じであるため説明は省略する。また、S407は第1の実施例のS307では処理をn=Nまで行っていたのを、n=N+1間で行うようにした違いのみである。第1の実施例との大きな違いは、S410、S411において、シート材後端がその時点での最終搬送手段を通過する見込みの場合、次の処理時の前記仮想搬送手段RN+1(但し、最終搬送手段を通過した時点で仮想搬送手段がRNになる)に定義される弛み量にその時点での最終ローラの弛み量LNを引き継ぐところである。 First, in the initial setting of S401, the steps by the most upstream sheet conveying means obtained by the previous calculation to the slack amount LN + 1 downstream of the virtual conveying means are S401 to S406, S408, and S409 are S301 to S306 and S308 of the first embodiment. Since it is the same as S309, description thereof is omitted. Further, S407 is the only difference that the processing is performed up to n = N in S307 of the first embodiment but is performed between n = N + 1. The major difference from the first embodiment is that in S410 and S411, if the trailing edge of the sheet material is expected to pass through the final conveying means at that time, the virtual conveying means RN + 1 (however, the final conveying) in the next processing This is where the slack amount LN of the final roller at that time is taken over by the slack amount defined as “the virtual conveying means becomes RN when passing the means”.
以上のように処理することにより、シート材後端がある搬送手段を通過時点以降のシート材の挙動をより実際に近い状態にシミュレーションできる。 By processing as described above, it is possible to simulate the behavior of the sheet material after passing through the conveying means with the trailing edge of the sheet material closer to the actual state.
101 シート材搬送シミュレーション部
102 仮想シート材搬送機構生成手段
103 模擬搬送実行手段
104 GUI部
105 搬送シーケンス生成部
101 sheet material
Claims (8)
前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の先端位置、後端位置、弛み量を、あらかじめ定義されたシート材長さ、及び、シート材搬送経路上で該仮想シート材の先端と後端との間に存在するシート材搬送手段の搬送速度より計算し、シート材搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段とから構成されることを特徴とするシート材搬送シミュレーションシステム。 A virtual sheet material conveying mechanism generating means for generating in the computer a virtual sheet material conveying mechanism defined by a sheet material conveying path, a sheet material conveying means set on the sheet material conveying path, and a sheet material detecting means;
The leading edge position, trailing edge position, and slack amount of the virtual sheet material conveyed on the virtual sheet material conveying mechanism are defined as the predefined sheet material length and the leading edge of the virtual sheet material on the sheet material conveying path. A sheet material conveyance simulation system comprising: a simulation conveyance execution unit that calculates a sheet material conveyance operation by calculating from a conveyance speed of a sheet material conveyance unit existing between the rear end and the sheet.
前記仮想シート材搬送機構上で搬送される仮想シート材の搬送状態を、前記複数のシート材搬送手段の搬送速度に基づいて計算してシート材の搬送動作をシミュレーションする模擬搬送実行手段と、
を有することを特徴とするシート材搬送シミュレーション装置。 A virtual sheet material conveying mechanism generating means for generating in the computer a virtual sheet material conveying mechanism defined by the sheet material conveying path and a plurality of sheet material conveying means set on the sheet material conveying path;
Simulation transport execution means for simulating the transport operation of the sheet material by calculating the transport state of the virtual sheet material transported on the virtual sheet material transport mechanism based on the transport speed of the plurality of sheet material transport means;
A sheet material conveyance simulation apparatus comprising:
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