胶装机夹本机构的控制系统的制作方法

本发明涉及胶装机技术领域，尤其涉及一种胶装机夹本机构的控制系统。

背景技术：

胶装机作为一种印后设备，可用于装订书本、相册、便签簿、精装本等书籍，特别适合图文制作中心、图书馆、影楼、中小印刷企业、设计院、研究院、出版中心，政府机关以及大型企业等机构的文件装订用途，配合高品质的输出工具及优质的印刷书本，是短版和快装书本、标书装订的最佳选择，胶装效果更能体现文件的专业水平。

目前，胶装机的夹本机构是在电机匀速带动下夹紧书本，在夹紧书本后，需要依靠较长时间的夹紧动作来将书本夹紧。这种方案存在以下缺陷：由于没有夹紧判断的功能，导致，在夹紧后电机存在长时间堵转，容易对电机造成损坏，存在资源浪费。

技术实现要素：

本发明提供的胶装机夹本机构的控制系统，其主要目的在于克服在夹紧后电机存在长时间堵转，容易对电机造成损坏，存在资源浪费的问题。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

一种胶装机夹本机构的控制系统，包括主控制器、夹本开关、dsp运动控制模块、ipm模块、电流电压传感器以及编码器；

所述主控制器，分别与所述夹本开关和dsp运动控制模块连接，响应于所述夹本开关产生运行指令，并将运行指令传输至dsp运动控制模块；

所述电流电压传感器，与所述dsp运动控制模块，用于采集电流电压信号，并将所述电流电压信号反馈至dsp运动控制模块；

所述编码器，与所述dsp运动控制模块，用于采集速度信号，并将所述速度信号反馈至dsp运动控制模块；

所述dsp运动控制模块，分别与所述ipm模块、电流电压传感器以及编码器连接，用于根据所述电流电压信号和速度信号对所述运行指令进行解析，生成pwm运动信号；同时，实时根据所述速度信号判断电机转动位置是否发生变化，在电机转动位置无变化时，生成pwm关闭信号；

所述ipm模块，与带动夹本机构运行的电机连接，根据所述pwm运动信号来控制电机运转夹紧书本；并在夹本机构在夹紧书本后，根据pwm关闭信号来控制电机停止运转。

作为一种可实施方式，本发明提供的胶装机夹本机构的控制系统，还包括设置在夹本机构上的光电传感器；

所述光电传感器，与所述主控制器连接，用于在检测到书本放入夹本机构时，产生感应信号，并使所述主控制器根据感应信号产生运行指令。

作为一种可实施方式，所述dsp运动控制模块包括电压频率控制单元、夹紧检测单元、pwm生成器、电流电压测量单元以及解码单元；

所述电流电压测量单元，与所述电压频率控制单元连接，用于解码电流电压传感器采集的电流电压信号，并将解码后的电流电压信号传输至所述电压频率控制单元；

所述解码单元，与所述电压频率控制单元连接，用于解码编码器采集的速度信号，并将解码后的速度信号传输至所述电压频率控制单元；

所述电压频率控制单元，分别与所述主控制器和pwm生成器连接，用于接收运行指令、解码后的速度信号以及解码后的速度信号，并根据解码后的速度信号和速度信号对所述运行指令进行解析，生成对应的运动信号；再通过所述pwm生成器将运动信号转换成pwm运动信号输出；

所述夹紧检测单元，分别与所述主控制器和电压频率控制单元连接，用于在运行指令的控制下，实时根据解析后的速度信号判断电机转动位置是否发生变化，在电机转动位置无变化时，生成对应的控制信号；根据控制信号使所述电压频率控制单元产生关闭信号，再通过所述pwm生成器将关闭信号转换成pwm关闭信号输出。

作为一种可实施方式，所述dsp运动控制模块还包括指令解析单元；

所述指令解析单元，分别与所述主控制器、电压频率控制单元以及夹紧检测单元连接，用于对主控制器发出的运动指令进行解析，将解析后的运动指令进行输出。

作为一种可实施方式，所述dsp运动控制模块还包括通信单元；

所述通信单元，设置于所述主控制器和指令解析单元之间，用于使主控制器和指令解析单元之间按预设通信协议进行数据交互。

作为一种可实施方式，所述夹紧检测单元还包括书厚测量子单元；

所述书厚测量子单元，用于根据预设的校准参数、电流电压信号以及速度信号计算当前的书本厚度。

作为一种可实施方式，所述夹紧检测单元还包括校准子单元；

所述校准子单元，用于在夹紧机构中放入标准厚度块后，根据电流电压信号、速度信号以及标准厚度对预设的校准参数进行校准。

作为一种可实施方式，所述电压频率控制单元包括加减速控制器、速度调节器、v/f控制器、直流母线补偿器、电压调节器、电流限制调节器以及电阻补偿器；

所述加减速控制器，与所述主控制器和速度调节器连接，用于根据运行指令中的速度参数输出加减速参数；

所述速度调节器，分别与所述v/f控制器、解码单元以及pwm生成器连接，用于根据速度信号对加减速参数进行调节生成频率信号；并将频率信号分别输出至pwm生成器和v/f控制器；

所述v/f控制器，与所述电压调节器连接，用于将频率信号转换成对应的电压控制信号；

所述直流母线补偿器，分别与所述电压调节器和电流电压测量单元连接，用于根据解码后电流电压信号中的电压信号提供补偿电压；

所述电阻补偿器，分别与所述电压调节器和电流电压测量单元连接，用于根据解码后电流电压信号中的电流信号提供补偿电流；

所述电流限制调节器，分别与所述电压调节器、主控制器以及电流电压测量单元连接，用于根据运行指令和解码后电流电压信号中的电流信号提供最大设定电流；

所述电压调节器，用于根据补偿电压、补偿电流、最大设定电流对电压控制信号进行调节，生成运动信号中的电压信号输出。

与现有技术相比，本技术方案具有以下优点：

本发明提供的胶装机夹本机构的控制系统，利用dsp运动控制模块对夹本机构的电机运转进行控制，以实现对书本的夹紧，并实时根据编码器采集的速度信号在dsp运动控制模块判断电机转动位置是否发生变化，在判断为电机转动位置无变化时，生成pwm关闭信号来控制电机关闭运转；从而避免电机存在长时间堵转，提高电机的使用寿命，降低资源浪费。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的胶装机夹本机构的控制系统的结构示意图；

图2为图1中电压频率控制单元的结构示意图；

图3为书厚测量子单元的测量工作流程图；

图4为校准子单元的校准工作流程图。

图中：100、主控制器；200、夹本开关；300、dsp运动控制模块；310、电压频率控制单元；311、加减速控制器；312、速度调节器；313、v/f控制器；314、直流母线补偿器；315、电压调节器；316、电流限制调节器；317、电阻补偿器；320、夹紧检测单元；330、pwm生成器；340、电流电压测量单元；350、解码单元；360、指令解析单元；370、通信单元；400、ipm模块；500、电流电压传感器；600、编码器；700、光电传感器。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。

请参阅图1，本发明实施例一提供的胶装机夹本机构的控制系统，包括主控制器100、夹本开关200、dsp运动控制模块300、ipm模块400、电流电压传感器500以及编码器600；

主控制器100，分别与夹本开关200和dsp运动控制模块300连接，响应于夹本开关200产生运行指令，并将运行指令传输至dsp运动控制模块300；

电流电压传感器500，与dsp运动控制模块300，用于采集电流电压信号，并将电流电压信号反馈至dsp运动控制模块300；

编码器600，与dsp运动控制模块300，用于采集速度信号，并将速度信号反馈至dsp运动控制模块300；

dsp运动控制模块300，分别与ipm模块400、电流电压传感器500以及编码器600连接，用于根据电流电压信号和速度信号对运行指令进行解析，生成pwm运动信号；同时，实时根据速度信号判断电机转动位置是否发生变化，在电机转动位置无变化时，生成pwm关闭信号；

ipm模块400，与带动夹本机构运行的电机连接，根据pwm运动信号来控制电机运转夹紧书本；并在夹本机构在夹紧书本后，根据pwm关闭信号来控制电机停止运转。

需要说明的是，dsp运动控制模块300作为胶装机夹本机构中电机运动控制的核心，其受主控制器100的运行指令控制。主控制器100的运行指令主要由手动和自动两种。手动为：通过用户操作夹本开关200，而主控制器100响应于夹本开关200产生运行指令。而自动为：控制系统还包括设置在夹本机构上的光电传感器700；光电传感器700与主控制器100连接，用于在检测到书本放入夹本机构时，产生感应信号，并使主控制器100根据感应信号产生运行指令。即利用光电传感器700检测是否有书本放入，如果有就产生感应信号，并使主控制器100根据感应信号产生运行指令。主控制器100是按预设的通信协议与dsp运动控制模块300进行数据交互。于本实施例中，可以采用485通信协议。

dsp运动控制模块300生成的生成pwm运动信号包括了电压信号和频率信号；而且电压信号是与频率信号对应的。由dsp运动控制模块300中的v/f控制器313来控制，v/f控制器313产生指定频率下所对应的电压，电机的运行速度由给电机的交流电的频率来控制，电机的空载电流与给电机的电压有关，在相同频率下电压越高电流越大。电流电压传感器500采集电流电压信号，给dsp运动控制模块300做为参考，能够进一步提高电机运行控制的准确性。

编码器600能够采集的速度信号；而dsp运动控制模块300能够根据速度信判断电机的位置在固定时间内是否变化判断，如果速度信号在预设的时间阈值内没有变化，说明电机没有转动，表明书本已经被夹紧。于本实施例中，为了降低夹紧后电机存在长时间堵转，预设的时间阈值为10s，于其他实施例中，该时间阈值可以为其他值，对此并不进行限制。

本发明提供的胶装机夹本机构的控制系统；利用dsp运动控制模块300对夹本机构的电机运转进行控制，以实现对书本的夹紧，并实时根据编码器600采集的速度信号在dsp运动控制模块300判断电机转动位置是否发生变化，在判断为电机转动位置无变化时，生成pwm关闭信号来控制电机关闭运转；从而避免电机存在长时间堵转，提高电机的使用寿命，降低资源浪费。

于本实施例中，dsp运动控制模块300包括电压频率控制单元310、夹紧检测单元320、pwm生成器330、电流电压测量单元340以及解码单元350；

电流电压测量单元340，与电压频率控制单元310连接，用于解码电流电压传感器500采集的电流电压信号，并将解码后的电流电压信号传输至电压频率控制单元310；

解码单元350，与电压频率控制单元310连接，用于解码编码器600采集的速度信号，并将解码后的速度信号传输至电压频率控制单元310；

电压频率控制单元310，分别与主控制器100和pwm生成器330连接，用于接收运行指令、解码后的速度信号以及解码后的速度信号，并根据解码后的速度信号和速度信号对运行指令进行解析，生成对应的运动信号；再通过pwm生成器330将运动信号转换成pwm运动信号输出；

夹紧检测单元320，分别与主控制器100和电压频率控制单元310连接，用于在运行指令的控制下，实时根据解析后的速度信号判断电机转动位置是否发生变化，在电机转动位置无变化时，生成对应的控制信号；根据控制信号使电压频率控制单元310产生关闭信号，再通过pwm生成器330将关闭信号转换成pwm关闭信号输出。

电流电压测量单元340是与电流电压传感器500对应的，用于解码电流电压传感器500采集的电流电压信号，以加快dsp运动控制模块300的运行速度。电流电压信号包括了电流信号和电压信号，均是作为反馈的参考信号。同样的，解码单元350也是与编码器600对应，用于解码编码器600采集的速度信号。pwm生成器330的型号可以为pca9685，生成pwm运动信号。

为了进一步加快dsp运动控制模块300的运行效率，dsp运动控制模块300还包括指令解析单元360；指令解析单元360分别与主控制器100、电压频率控制单元310以及夹紧检测单元320连接，用于对主控制器100发出的运动指令进行解析，将解析后的运动指令进行输出。能够解析主控制器100发出的各类运动指令，比如，速度参数、电流参数、电压参数以及设定时间阈值等。

且dsp运动控制模块300还包括通信单元370；通信单元370设置于主控制器100和指令解析单元360之间，用于使主控制器100和指令解析单元360之间按预设通信协议进行数据交互。通信单元370可以485通信单元370，满足工业物联网数据传输的要求。

如图2所示，为电压频率控制单元310的结构示意图，包括加减速控制器311、速度调节器312、v/f控制器313、直流母线补偿器314、电压调节器315、电流限制调节器316以及电阻补偿器317；

加减速控制器311，与主控制器100和速度调节器312连接，用于根据运行指令中的速度参数输出加减速参数；能够根据加减速参数来控制加减速过程的快慢，减少由于加减速过快导致的机械冲击，延长机械寿命。

速度调节器312，分别与v/f控制器313、解码单元350以及pwm生成器330连接，用于根据速度信号对加减速参数进行调节生成频率信号；并将频率信号分别输出至pwm生成器330和v/f控制器313；能够用来调节控制电机的运行的速度，使电机的实际运行速度与设定的速度相同，即实现电机的速度闭环控制。

v/f控制器313，与电压调节器315连接，用于将频率信号转换成对应的电压控制信号；能够产生指定频率下所对应的电压，电机的运行速度由给电机的交流电的频率来控制，电机的空载电流与给电机的电压有关，在相同频率下电压越高电流越大。为了不使电机因的电流过大而烧毁需要控制电机的在不同运转速度下的电压。采用v/f控制器313控制电机，提高夹本机构的电机的运行速度。

直流母线补偿器314，分别与电压调节器315和电流电压测量单元340连接，用于根据解码后电流电压信号中的电压信号提供补偿电压；能够改善电机运行的平稳度，使电机不因市电的电压变化而导致转速不均匀。

电阻补偿器317，分别与电压调节器315和电流电压测量单元340连接，用于根据解码后电流电压信号中的电流信号提供补偿电流；能够补偿电机线圈电阻的电压损失，提高了电机的扭矩输出。

电流限制调节器316，分别与电压调节器315、主控制器100以及电流电压测量单元340连接，用于根据运行指令和解码后电流电压信号中的电流信号提供最大设定电流；能够限制电机带负载后的电机电流，通过测量实际电机的电流与设定的最大电流进行比较控制输出的电压信号，实现电机的电流闭环控制。相同电压频率下电机的电流随电机的负载的增加而增加。当电机过载后，电机会因为电机电流过大而烧毁。

电压调节器315，用于根据补偿电压、补偿电流、最大设定电流对电压控制信号进行调节，生成运动信号中的电压信号输出。能够减缓电压的变化率以及限制输出的最大电压。电压的变化直接会导致电机的运转扭矩的变化。电压变化过于快速，电机的输出扭矩也会快速变化，这样会对机械带来冲击，所以要增加电压调节模块减少这种机械冲击。

为了加快后续工序的运行速度，自动测量夹紧后书本的厚度。使后续可根据书厚自动控制上胶相关机构的参数，即在书厚较薄时加快运行速度，书厚较厚时降低速度保证胶装装置稳健性。夹紧检测单元320还包括书厚测量子单元；书厚测量子单元，用于根据预设的校准参数、电流电压信号以及速度信号计算当前的书本厚度。而书厚测量子单元的测量工作流程如图3所示。对于自动夹紧的来说，书厚测量子单元在系统上电后首先进行了系统初始化，然后循环等待主控制器100的夹紧指令，用户放置书本在夹本夹本机构中，光电传感器700检测到书本放入，延迟一段时间后，主控制器100将夹紧运行指令发给命令解析单元，车夹的命令解析单元解析命令后利用电压频率控制单元310输出运动信号驱动电机运行。同时，每隔10ms根据速度信号判断电机位置是否发生变化，若无变化则说明已经夹紧，输出关闭信号驱动电机停住运行。最后根据预设的校准参数、电流电压信号以及速度信号计算当前的书本厚度。

预设的校准参数是在出厂之前测试确定的。而夹紧检测单元320还包括校准子单元；校准子单元，用于在夹紧机构中放入标准厚度块后，根据电流电压信号、速度信号以及标准厚度对预设的校准参数进行校准。而校准子单元的校准工作流程如图4所示。放入一个标准尺寸的厚度块到夹本机构中，再输入当前放入物体的实际厚度，主控制器100将发送书厚校准运行指令，夹本机构自动夹紧，根据电流电压信号、速度信号以及标准厚度对预设的校准参数进行校准，得到校准参数。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。