和下刀轴(16)转动的伺服电机(I);其特征在于: 所述上刀轴(3)的中部安装有径向接收屏(4)，在上刀轴(3)的轴的一侧设有分光镜(6)，在上刀轴(3)轴的端部安装有上刀轴透光装置(8)，在下刀轴(16)轴的端部安装有下刀轴检测屏(9);激光发生器(7)产生激光束，并通过分光镜(6)分解成两束激光，第一束激光(5)射向径向接收屏(4)，第二束激光(22)通过上刀轴透光装置(8)后，进入下刀轴检测屏(9)； 径向接收屏(4)和下刀轴检测屏(9)的电信号，分别通过信号线(10)传递给信号处理系统(11)和中央控制系统(12)。2.根据权利要求1所述螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置，其特征在于:所述上刀轴透光装置(8)包括一透光环(13)，透光环(13)上开设有多组对称分布的圆孔，每组有两个圆孔，并且在同一直径线上； 所述下刀轴检测屏(9)包括反射镜(14)，在反射镜(14)的上方设有激光接收器(15)，激光接收器(15)用于接收反射镜(14)反射的激光信号;激光接收器(15)开设有使入射激光通过的圆孔阵列。3.根据权利要求1所述螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置，其特征在于:所述第一束激光(5)的激光束与第二束激光(22)的激光束相垂直。4.根据权利要求1所述螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置，其特征在于:所述径向接收屏(4)安装在上刀轴(3)的轴向方向的几何中心，即上刀轴(3)长度的二分之一处，并与螺旋刀(20)在圆周方向上呈180°。5.根据权利要求1至4中任一项所述螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置，其特征在于:所述径向接收屏(4)包括上刀轴激光接收器(18)，上刀轴激光接收器(18)安装在凸块(19)上，凸块(19)置于上刀轴(3)轴杆上的凹槽内，通过卡簧(17)将凸块(19)紧固在凹槽内；上刀轴激光接收器(18)通过信号线(10)连接信号处理系统(11)。6.—种螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿方法，其特征在于采用权利要求1至5中任一项所述螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置实现，具体步骤如下: 刀轴径向变形及运动误差的测试步骤；是测试上刀轴(3)和下刀轴(16)在进行切纸工作时产生的径向变形及运动误差，具体步骤如下: 激光发生器(7)产生激光并通过分光镜(6)分为两束激光，第一束激光(5)沿平行于上刀轴(3)轴线的方向射向安装在上刀轴(3)上方的径向接收屏(4)，第二束激光(22)沿垂直于上刀轴(3)轴线的方向射向上刀轴透光装置(8);而径向接收屏(4)在上刀轴(3)上的位置不固定，可根据需要调整径向接收屏(4)在刀轴沿轴向方向上的位置，以测定上刀轴(3)不同位置上的径向误差量;在纸板切割工作前，首先将径向接收屏(4)调整在能够接收第一束激光(5)的位置，并且记录此时第一束激光(5)在径向接收屏(4)的位置信息，作为后续测试上刀轴(3)径向变形及运动误差的初始信息； 当上刀轴(3)和下刀轴(16)在进行纸板切割工作时，此时径向接收屏(4)位于上刀轴(3)的上方，当径向接收屏(4)与第一束激光(5)位于同一直线时，径向接收屏(4)捕捉第一束激光(5)在径向接收屏(4)上的位置，若上刀轴(3)在一次的运动过程中未发生运动误差或者产生形变，则第一束激光(5)在径向接收屏(4)上的位置将不会发生改变，通过与初始位置相比对，即可计算出上刀轴(3)在切纸运动中所产生的形变与运动误差； 刀轴速度差测试与调整步骤；是对上刀轴(3)和下刀轴(16)的转速差进行测量并实时进行补偿，以使螺旋刀(20)在对纸板(21)进行切割时的准确性，具体步骤如下: 激光发生器(7)产生激光通过分光镜(6)分解后，得到第二束激光(22)，第二束激光(22)将用于测试上刀轴(3)和下刀轴(16)的转速差；由于透光环(13)的上开设有多组对称分布的圆孔，每组有两个圆孔，并且在同一直径线上，当透光环(13)随着上刀轴(3)在旋转时，且位于同一直径线上的两个透光环(13)正对第二束激光(22)时，第二束激光(22)穿过该同一直径线上的两个透光环(13)直接打到反射镜(14)上;上刀轴(3)和下刀轴(16)进行运动之前，首先将反射镜(14)调整至与穿过两个透光环(13)的第二束激光(22)连线呈90度，当第二束激光(22)进入到反射镜(14)后，若上刀轴(3)和下刀轴(16)在运动过程中不产生误差，第二束激光(22)将会沿着入射路径返回，由于激光接收器(15)中有着空孔，因此激光接收器(15)接收不到信号，此时则表示上刀轴(3)和下刀轴(16)转速同步，此时则不需要进行调整;若上刀轴(3)和下刀轴(16)转速不同步，由于两个透光环(13)的上下孔形成的直线与反射镜(14)不垂直，即第二束激光(22)作为入射激光到达反射镜(14)上将会产生发射，反射的激光将不能沿入射方向返回，此时在激光接收器(15)将会产生信号，通过激光接收器(15)上光源点的位置，计算出下刀轴(16)比上刀轴(3)的滞后或者超前运动角度，进而获得上刀轴(3)和下刀轴(16)的角度差。7.根据权利要求6所述螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿方法，其特征在于，在刀轴径向变形及运动误差的测试步骤中，所述通过与初始位置相比对，具体如下: 在径向接收屏(4)接收到所需要的第一束激光(5)的位置信息后，通过信号线(10)将信号送入到信号处理系统(11)中，信号处理系统(11)对该初始位置相比对处理，然后将比对处理好的信号送入到中央控制系统(12)，中央控制系统(12)进行比对分析，即可得出是否需要对刀轴进行调整的信息，从而对上刀轴(3)和下刀轴(16)在工作过程中的实时监控与控制。8.根据权利要求6所述螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿方法，其特征在于，在刀轴速度差测试与调整步骤中，所述计算出下刀轴(16)比上刀轴(3)的滞后或者超前运动角度，具体如下: 反射镜(14)将角度信号通过信号处理系统(11)送入到中央控制系统(12)进行后台分析，中央控制系统(12)将会根据角度偏差对伺服电机(I)的转速进行调整，最终使得上刀轴(3)和下刀轴(16)在进行纸板切割工作前达到稳定相同的转速，这样，将上刀轴(3)和下刀轴(16)的转速控制形成一个闭环，每一个周期都对转速差进行测试，并实时进行速度纠正，进而使上刀轴(3)和下刀轴(16)转速同步。
【专利摘要】本发明公开了一种螺旋横切机刀轴运动误差检测与补偿装置及方法，上刀轴的中部安装有径向接收屏，在上刀轴的侧面设有分光镜，在上刀轴的端部安装上刀轴透光装置，在下刀轴的端部安装有下刀轴检测屏。激光发生器产生激光束，并通过分光镜分解成两束激光，第一束激光射向径向接收屏，第二束激光通过上刀轴透光装置后，进入下刀轴检测屏。本装置通过一束激光同时实时测量上下刀轴的旋转速度差以及检测刀轴的径向变形；并通过检测的误差大小实时调整上下刀轴的旋转速度，保证刀轴在进行纸板切割的运动中，上下两轴的运动误差在可控的范围内，进而保证纸板的切割平整度以及切割的质量。
【IPC分类】B26D1/25, B26D7/00, G01D21/02
【公开号】CN105710914
【申请号】CN201610186267
【发明人】杜群贵, 文奇, 翟晓晨, 尚雯
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年6月29日
【申请日】2016年3月29日