数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法
【专利摘要】本发明涉及一种数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其中包括所述的数控系统首先获取用户设置的参数并保存，所述的数控系统接收到开启滤纸输送的信号后预先计算所述的滤纸使用后可达到的厚度，再将所述的滤纸输送线速度转化为所述的主动轮的实时角速度和此次转动的弧度，最后向滤纸的输送驱动电机发送控制信号。采用该种结构的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，可以实现跟踪实时半径的变化来实时控制主动轮的角速度，将用户设置的参数和实时监视的数据，转化为我们想要的控制数据，最终实现了滤纸在使用中保持以稳定的指定线速度输送，提高了工作效率，节省人力，降低生产成本，具有更广泛的应用范围。
【专利说明】数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及数控系统领域，尤其涉及数控系统控制滤纸输送领域，具体是指一种数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法。
【背景技术】
[0002]现有数控系统中的滤纸输送使用，都是通过人工操作的。这种方法的一个弊端就是，工作效率低，耗费人力，提高了生产成本。
[0003]而如果要形成滤纸输送自动化，首先要能够接收响应生产过程中的某些传感信号；其次，要能够在界面设置相关参数；然后，还要能实时保存必要的状态信息；最后，还要将稳定的速度V转化为实时的角速度ω。
[0004]我们能够控制的是发给电机的脉冲数，单位时间的脉冲数和一次运动要发送的总脉冲数，以此来实现滤纸一次运动的长度和滤纸运动的速度。
[0005]脉冲数可以转化为主动轮转动的角度，还可以计算出实时角速度。它们与滤纸运动速度和滤纸一次运动的长度存在比例关系，这个比例就是实时半径。
[0006]而实时半径随着滤纸的增加而增加，是不固定的实时变化的值，只有能够跟踪实时半径的变化来实时控制主动轮的角速度，才能达到自动化控制滤纸输送的目的，所以我们需要一个方法来实时计算出它们的比例关系即实时半径，实现控制要求。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种能够实现跟踪实时半径的变化来实时控制主动轮的角速度、生产过程中滤纸以指定速度稳定输送、通过保存机制避免断电丢失数据、具有更广泛应用范围的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法。
[0008]为了实现上述目的，本发明的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法具有如下构成:
[0009]该数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其主要特点是，所述的方法包括以下步骤:
[0010](I)所述的数控系统获取用户设置的参数并保存；
[0011](2)所述的数控系统接收到开启滤纸输送的信号；
[0012](3)所述的数控系统预先计算滤纸使用后可达到的厚度；
[0013](4)所述的数控系统将滤纸输送线速度转化为滤纸输送主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度；
[0014](5)所述的数控系统根据所述的主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度向滤纸输送的驱动电机发送控制信号。
[0015]较佳地，所述的数控系统获取用户设置的参数，具体为:
[0016]所述的数控系统获取用户设置的滤纸输送主动轮的半径、滤纸初始厚度、滤纸每次输送长度、和滤纸输送线速度的值。
[0017]更佳地，所述的数控系统预先计算滤纸使用后可达到的厚度，包括以下步骤:
[0018](31)所述的数控系统先控制输送一段较长的测试滤纸；
[0019](32)所述的数控系统记录所述的测试滤纸使用后的平均滤纸厚度并计算所述的测试滤纸使用后和使用前平均厚度的比值；
[0020](33)所述的数控系统计算使用后滤纸的厚度，使用后滤纸的厚度满足以下公式:
[0021]h=h0Xk ；
[0022]其中，h为使用后滤纸的厚度，h0为滤纸初始厚度，k为使用后的测试滤纸厚度与测试滤纸初始厚度的比值。
[0023]更佳地，所述的数控系统将滤纸输送线速度转化为滤纸输送主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度,包括以下步骤:
[0024](41)所述的数控系统计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径；
[0025](42)所述的数控系统根据所述的实时半径将所述的滤纸输送线速度转化为所述的主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度。
[0026]更进一步地，所述的数控系统计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径，具体为:
[0027](411)所述的数控系统按照如下公式计算主动轮上第N圈的滤纸半径和主动轮上第N圈的滤纸长度:
[0028]Rn=R0+(N - 0.5) Xh ;
[0029]Ln= 31 XRn ；
[0030]其中，Rn为滤纸在所述的主动轮上第N圈的滤纸半径，R0为所述的主动轮的半径，h为使用后滤纸可达到的厚度；
[0031](412)所述的数控系统中将滤纸实时使用的总长度逐次减去主动轮上第一层开始的每层的滤纸长度Ln，直至差值小于或等于0，此时的层数确定为主动轮上实时的滤纸层数，所述的滤纸实时使用的总长度满足以下公式:
[0032]L=nX L0 ；
[0033]其中，L为所述的滤纸实时使用的总长度，η为所述的数控系统内部记录的滤纸使用的次数，L0为滤纸每次输送长度；
[0034](413)所述的数控系统按照如下公式计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径:
[0035]R=R0+(N-0.5) Xh ；
[0036]其中，R为滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径，N为当前主动轮上的滤纸层数，R0为所述的主动轮的半径，h为滤纸使用后可达到的厚度。
[0037]更进一步地，所述的数控系统根据使用后的滤纸厚度和所述的用户设置的参数计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径，具体为:
[0038]所述的数控系统按照如下公式计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径:
[0039]R= [ ( Ji X R02+L0XnXh) / ]0.5 ;
[0040]其中，R为滤纸在所述的主动轮运动的实时半径，R0为所述的主动轮的半径，η为所述的数控系统内部记录的滤纸使用的次数，Ltl为滤纸每次输送长度，h为滤纸使用后可达到的厚度。
[0041]再进一步地，所述的数控系统根据所述的实时半径将所述的滤纸输送线速度转化为所述的主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度，包括以下步骤:
[0042]所述的数控系统按照如下公式计算所述的主动轮的实时角速度:
[0043]ω =V/R ；
[0044]其中，ω为所述的主动轮的实时角速度，V为所述的滤纸输送线速度，R为所述的滤纸在主动轮上运动的实时半径；
[0045]所述的数控系统按照如下公式计算此次主动轮需转动的弧度:
[0046]Θ =L0/R ；
[0047]其中，Θ为此次主动轮需转动的弧度，Ltl为滤纸每次输送长度，R为所述的滤纸在主动轮上运动的实时半径。
[0048]较佳地，所述的步骤(5)之后，还包括以下步骤:
[0049](6)所述的数控系统将获取的用户设置的参数和计算所得的参数发送至上位机；
[0050](7)所述的上位机将数据保存至文件中。
[0051]采用了该发明中的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，具有如下有益效果:
[0052]1、通过方便简洁的人机界面，用户可以通过界面清楚明了地设置相关特殊性参数；通过电磁阀的监控，实现了滤纸的实时配合使用；通过保存机制，我们将实时数据安全的保存，避免断电丢失数据而造成重启后因失去实时参数而无法正常工作。
[0053]2、实现了跟踪实时半径的变化来实时控制主动轮的角速度，将用户设置的参数和实时监视的数据，转化为我们想要的控制数据，最终实现了滤纸在使用中保持以稳定的指定线速度输送，提高了工作效率，节省人力，降低生产成本，具有更广泛的应用范围。
【专利附图】
【附图说明】
[0054]图1为本发明的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法的流程图。
[0055]图2为本发明的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法的应用于实施例的流程图。
[0056]图3为本发明的计算滤纸在主动轮上第N层的滤纸长度的流程图。
[0057]图4为本发明的计算滤纸当前层数和实时半径的流程图。
[0058]图5为本发明中以求截面积的方式计算滤纸当前层数和实时半径的流程图。
[0059]图6为本发明中根据滤纸当前层数和实时半径算出主动轮实时角速度的流程图。
[0060]图7为本发明中根据滤纸当前层数和实时半径算出主动轮当前需转动弧度的流程图。
[0061]图8为本发明的数控系统应用到磁瓦产品生产中的示意图。
【具体实施方式】
[0062]为了能够更清楚地描述本发明的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步的描述。[0063]采用本发明的数控系统，首先由用户在控制面板上设置需要的参数；然后计算出实时半径；再通过它和用户设置的滤纸一次运动的长度和滤纸运动的速度，来计算出主动轮实时角速度和当次主动轮需要转过的角度；最后转化成需要发送给电机的脉冲总数和脉冲速率。
[0064]如图1?2所示为本发明的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法的流程图。
[0065]所述的方法包括用户设置个体特殊参数操作(包含主动轮半径和滤纸厚度)，滤纸操作的触发原理，滤纸线速度转化为实时角速度的实时计算，滤纸吸附杂质和水后产生误差的预算前瞻，保护滤纸实时状态数据不受断电影响的保存机制。
[0066]本发明的实施例为将此方法应用到磁瓦产品生产中，如图8所示为本实施例的示意图。
[0067]在数控系统的中滤纸通过装有电机的主动轮控制，实时配合产品的生产流程，当磁瓦产品取出时，其监控电磁阀发出信号，然后滤纸配合使用，以吸附磁瓦产品上的水。用户可以设置滤纸运动速度并且观察到滤纸的使用长度的状况，实现了生产过程的可控性和稳定性。电机控制的是主动轮的角速度，与滤纸速度有R的倍数关系，而R随着滤纸的增加而增加，需要实时更新R (R可以通过对V的积分、滤纸的厚度和主动轮半径计算而得)。
[0068]磁瓦产品在生产出来后，表面沾有很多水，在堆叠前需要将水溃弄干，故设计安装了如图所示的结构来通过滤纸吸附磁瓦产品上的水溃。本发明运用在磁瓦产品的生产和取出堆叠都使用自动化时，节省人力、提高效率。
[0069]核心问题就是:电机在拖动滤纸做指定匀速运动时应该在单位时间内发送多少脉冲，在这整个运动中发送多少脉冲。问题转化为将用户设置的滤纸稳定线速度转化为实时的角速度和此次主动轮应该转动的角度。
[0070]滤纸在卷动过程中实时半径不断增大，根据co=V/R。要计算实时角速度就是要求实时半径。要求实时半径就需要知道滤纸总长度和滤纸厚度，而滤纸总长度由系统统计的滤纸使用次数和每次滤纸使用的长度计算而得。
[0071](I)所述的用户设置个体特殊参数操作(包含主动轮半径和滤纸厚度)，包括以下步骤:
[0072](11)用户根据实际情况，输入主动轮半径、滤纸初始厚度、滤纸每次输送长度、滤纸总长度和滤纸输送速度，并确认保存；
[0073](12)系统将用户输入的信息保存起来，在生产加工时调用。
[0074](2)所述的滤纸操作的触发原理，包括以下步骤:
[0075](21)在产品生产的某个环节(例:磁瓦产品的取出)，加个电磁阀进行监控；
[0076](22)电磁阀输出信号，触发滤纸操作。
[0077]磁瓦产品的取出会触发监控传感器，发出信号给系统。系统控制电机带动卷有滤纸的主动轮，匀速的拖动滤纸一段指定好的长度，然后停下，等待下一次磁瓦产品的取出。
[0078](3)所述的滤纸吸附杂质和水后产生误差的预算前瞻，包括以下步骤:
[0079](31)在正常生产中，先输送一段较长的测试滤纸；
[0080](31)测出使用后的测试滤纸的平均滤纸厚度，得出使用后和使用前的测试滤纸的厚度差值d或者比值k;[0081](33)故使用后滤纸厚度Ii=IitlXk (Iitl为滤纸初始平均厚度)。
[0082](4)所述滤纸线速度转化为实时角速度的实时计算，包括以下步骤:
[0083](a)目的:用户设定了稳定的滤纸线速度V和每次滤纸使用的长度U，而我们需要的是实时的角速度ω和此次主动轮需要转动的总弧度Θ ；
[0084](b) co=V/R ;(R 是实时半径)
[0085](c)滤纸线速度V已知，要算出实时的角速度ω，实际上转化为算出实时半径R ；
[0086](d)要计算出实时半径R，我们需要实时的滤纸使用的总长度L、使用后滤纸的平均厚度h和主动轮的半径Rtl ；
[0087](e)步骤d中主动轮半径Rtl可以测量而得；
[0088](f)步骤d中实时的滤纸使用的总长度L。我们每次使用的滤纸长度是用户设置的，是个固定值U。而我们的使用次数通过系统记录次数η而得，故得L=IIXLci ；
[0089](g)步骤d中滤纸的平均厚度h在步骤(3)中已求得，h=hQXk (注:k为测量值计算出的常量)；
[0090](h)因为这是工业上的非精密要求的应用，我们可以通过求出近似值能保证精度即可，而事实上也只能求出粗略的R，因为滤纸厚度h的不确定较大和主动轮卷滤纸时的随机性导致这些值h和L不能拥有很高的精度；
[0091 ] ( i )根据以上对算法要求和给出的条件，我们给出了两种解决方案A和B来求实时半径R:
[0092]如图3~4为求实时半径R的解决方案A的流程图。
[0093](A) 1.我们求出主动轮上第N圈的滤纸的半径‘ Rn=Rq+(N-0.5) Xh (注:h=h0Xk)；
[0094]2.求出主动轮上第N圈的滤纸的长度Ln，Ln= XRn ；
[0095]3.伴随着N的逐次增加，我们拿滤纸使用的总长度L (注=L=IiXLci)逐次减去主动轮上从第一层开始的每层的滤纸的长度Ln，直到差值小于或等于0，就得出滤纸上实时的滤纸层数为N，还有最后一层的滤纸长度Lmd ；
[0096]4.我们还可以依次求出主动轮所转过的总圈数为N_l+Lmd/LN，总弧度为2X π X(N-1+Lend/LN)；
[0097]如图5~7为本发明中根据滤纸当前层数和实时半径算出主动轮实时角速度和当前需转动弧度的流程图。
[0098]5.此时的实时角速度 ω=V/(R0+m-0.5) Xh);
[0099]6.此次主动轮应该转过的弧度Θ =LcZRn=Lci/ (R0+(N - 0.5) Xh)。
[0100](B) 1.根据步骤f可以得到滤纸使用的总长度L (注=L=IiXLtl),根据步骤(3)可以得到滤纸的平均厚度h (注A=IltlXk),根据用户设置可以得到稳定的滤纸线速度V和每次滤纸使用的长度Ltl;
[0101]2.根据主动轮半径Rtl可以求得主动轮截面积Stl= π XR02;
[0102]3.加上滤纸后求得总截面积S=SQ+LXh ;
[0103]4.实时半径 R= CS/31 )0.5 ；
[0104]5.实时角速度 co=V/R=V/ ((Ji XR02+LXh)/ji )0 5 ；
[0105]6.此次滤纸转动的弧度 Θ =LcZR=LO/ ( (π X R02+LXh) / π ) α 5。[0106](5)我们拿滤纸使用的总长度L逐次减去主动轮上从第一层开始的每层的滤纸的长度LN，直到差值小于下一层滤纸长度，就得出滤纸上实时的滤纸层数为N，还有最后一层的转过的角度。这样就能求出主动轮转过的总角度，亦即电机发送的总脉冲数。
[0107]下面的代码实现的功能是如何将滤纸总长度转化为发送给电机的总脉冲数，实际上总脉冲数与主动轮转过的总角度成线性关系。此次滤纸运动前后滤纸的中脉冲数之差就
是本次发送的脉冲数。
[0108]
【权利要求】
1.一种数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其特征在于，所述的方法包括以下步骤: (1)所述的数控系统获取用户设置的参数并保存； (2)所述的数控系统接收到开启滤纸输送的信号； (3)所述的数控系统预先计算滤纸使用后可达到的厚度； (4)所述的数控系统将滤纸输送线速度转化为滤纸输送主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度； (5)所述的数控系统根据所述的主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度向滤纸输送的驱动电机发送控制信号。
2.根据权利要求1所述的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其特征在于，所述的数控系统获取用户设置的参数，具体为: 所述的数控系统获取用户设置的滤纸输送主动轮的半径、滤纸初始厚度、滤纸每次输送长度、和滤纸输送线速度的值。
3.根据权利要求2所述的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其特征在于，所述的数 控系统预先计算滤纸使用后可达到的厚度，包括以下步骤: (31)所述的数控系统先控制输送一段较长的测试滤纸； (32)所述的数控系统记录所述的测试滤纸使用后的平均滤纸厚度并计算所述的测试滤纸使用后和使用前平均厚度的比值； (33)所述的数控系统计算使用后滤纸的厚度，使用后滤纸的厚度满足以下公式:
h=h0 X k ； 其中，h为使用后滤纸的厚度，&为滤纸初始厚度，k为使用后的测试滤纸厚度与测试滤纸初始厚度的比值。
4.根据权利要求2所述的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其特征在于，所述的数控系统将滤纸输送线速度转化为滤纸输送主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度，包括以下步骤: (41)所述的数控系统计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径； (42)所述的数控系统根据所述的实时半径将所述的滤纸输送线速度转化为所述的主动轮的实时角速度和此次主动轮需转动的弧度。
5.根据权利要求4所述的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其特征在于，所述的数控系统计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径，具体为: (411)所述的数控系统按照如下公式计算主动轮上第N圈的滤纸半径和主动轮上第N圈的滤纸长度:
Rn=R0+ (N - 0.5) Xh ；
Ln_ X Rn ； 其中，Rn为滤纸在所述的主动轮上第N圈的滤纸半径，R0为所述的主动轮的半径，h为使用后滤纸可达到的厚度； (412)所述的数控系统中将滤纸实时使用的总长度逐次减去主动轮上第一层开始的每层的滤纸长度Ln，直至差值小于或等于O，此时的层数确定为主动轮上实时的滤纸层数，所述的滤纸实时使用的总长度满足以下公式:L=n X L0 ； 其中，L为所述的滤纸实时使用的总长度，η为所述的数控系统内部记录的滤纸使用的次数，L0为滤纸每次输送长度； (413)所述的数控系统按照如下公式计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径: R=R0+ (N - 0.5) Xh ； 其中，R为滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径，N为当前主动轮上的滤纸层数，R0为所述的主动轮的半径，h为滤纸使用后可达到的厚度。
6.根据权利要求4所述的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其特征在于，所述的数控系统根据使用后的滤纸厚度和所述的用户设置的参数计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径，具体为: 所述的数控系统按照如下公式计算滤纸在所述的主动轮上运动的实时半径:
R= [ ( 31 XR02+L0XnXh) /31 ]0.5 ； 其中，R为滤纸在所述的主动轮运动的实时半径，Rtl为所述的主动轮的半径，η为所述的数控系统内部记录的滤纸使用的次数，Ltl为滤纸每次输送长度，h为滤纸使用后可达到的厚度。
7.根据权利要求5或6所述的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其特征在于，所述的数控系统根据所述的实时半径将所述的滤纸输送线速度转化为所述的主动轮的实时角速度和此次主动轮需转 动的弧度，包括以下步骤: 所述的数控系统按照如下公式计算所述的主动轮的实时角速度: ω=V/R ； 其中，ω为所述的主动轮的实时角速度，V为所述的滤纸输送线速度，R为所述的滤纸在王动轮上运动的实时半径； 所述的数控系统按照如下公式计算此次主动轮需转动的弧度:
Θ =L0/R ； 其中，Θ为此次主动轮需转动的弧度,Lci为滤纸每次输送长度，R为所述的滤纸在主动轮上运动的实时半径。
8.根据权利要求1所述的数控系统中实现对滤纸以指定速度稳定输送控制的方法，其特征在于，所述的步骤(5)之后，还包括以下步骤: (6)所述的数控系统将获取的用户设置的参数和计算所得的参数发送至上位机； (7)所述的上位机将数据保存至文件中。
【文档编号】G05B19/18GK103454963SQ201310379776
【公开日】2013年12月18日 申请日期:2013年8月27日 优先权日:2013年8月27日
【发明者】肖骐雨, 姚彬, 李铭 申请人:上海维宏电子科技股份有限公司