技术特征：
1.一种纸面石膏板自动化高精度切断装置，其特征在于，包括：运动控制器(1)、双轴电机模块(2)、伺服电机模块(3)和切刀结构(4)，所述运动控制器(1)与所述双轴电机模块(2)电性连接，所述双轴电机模块(2)与所述伺服电机模块(3)电性连接，所述伺服电机模块(3)和切刀结构(4)控制连接，其中，所述运动控制器(1)用于依据纸面石膏板的切割长度、切刀结构(4)的结构参数设定控制切刀结构(4)沿运行轨迹旋转运动的运行轨迹程序，所述双轴电机模块(2)用于执行所述运行轨迹程序输出控制伺服电机模块(3)旋转运动的驱动信号，所述伺服电机模块(3)用于根据所述驱动信号进行旋转运动以为切刀结构(4)提供依所述运行轨迹进行旋转运动的驱动力，所述切刀结构(4)用于依据所述驱动力沿运行轨迹进行旋转运动以对传送中纸面石膏板按切割长度进行高精度连续切断。2.根据权利要求1所述的一种纸面石膏板自动化高精度切断装置，其特征在于：所述伺服电机模块(3)包括上切刀伺服电机(301)和下切刀伺服电机(302)，所述上切刀伺服电机(301)和下切刀伺服电机(302)均与双轴电机模块(2)电性连接，所述切刀结构(4)包括上切刀(401)和下切刀(402)，所述上切刀伺服电机(301)与所述上切刀(401)控制连接，所述下切刀伺服电机(302)与所述下切刀(402)控制连接，所述上切刀(401)位于传送中纸面石膏板的上方，所述下切刀(402)位于传送中纸面石膏板的下方，所述上切刀伺服电机(301)和所述下切刀伺服电机(302)均用于根据同一驱动信号进行旋转运动以分别为上切刀(401)和下切刀(402)提供依所述运行轨迹进行旋转运动的同一驱动力，所述上切刀(401)和下切刀(402)在同一驱动力作用下沿运行轨迹分别在传送中纸面石膏板上方和下方进行同步旋转运动，以由纸面石膏板的上方和下方对传送中纸面石膏板按切割长度进行双向定点的连续切断实现切断精度的提高。3.根据权利要求2所述的一种纸面石膏板自动化高精度切断装置，其特征在于：所述运动控制器(1)包括交互单元、运行轨迹规划单元和轨迹程序生成单元，所述交互单元用于输入纸面石膏板的切割长度，所述运行轨迹规划单元用于根据交互单元输入的切割长度结合上切刀(401)/下切刀(402)旋转运动形成的剪切圆周尺寸设定出包含上切刀(401)/下切刀(402)的旋转起点、剪切点、同步起始点和同步终止点以及各点间的旋转转速的运行轨迹，所述轨迹程序生成单元用于根据所述运行轨迹编码生成包含驱动信号输出数值的所述运行轨迹程序，所述上切刀(401)和下切刀(402)在同步起始点到同步终止点之间的旋转转速与传送中纸面石膏板的传送转速一致，所述上切刀(401)和下切刀(402)在同步起始点到同步终止点之间的旋转方向与传送中纸面石膏板的传送方向相同，所述上切刀(401)和下切刀(402)在同步终止点到同步起始点之间的旋转方向与传送中纸面石膏板的传送方向相反。4.根据权利要求3所述的一种纸面石膏板自动化高精度切断装置，其特征在于：所述上切刀(401)的剪切点与所述下切刀(402)的剪切点位于与传送中纸面石膏板的同一垂直纵轴上，且分别位于传送中纸面石膏板上端面与下端面上以实现从纸面石膏板上端面和纸面石膏板下端面在同一纵向上对纸面石膏板进行双向切断。5.根据权利要求4所述的一种纸面石膏板自动化高精度切断装置，其特征在于：所述上切刀(401)旋转运动形成的剪切圆周尺寸与下切刀(402)旋转运动形成的剪切圆周尺寸相同，所述运行轨迹的轨迹轮廓尺寸与上切刀(401)/下切刀(402)旋转运动形成的剪切圆周
尺寸一致。6.一种根据权利要求1-5任一项所述的纸面石膏板自动化高精度切断装置的高精度切断方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤s1、依据纸面石膏板的切割长度、切刀结构的结构参数设定控制切刀结构沿运行轨迹旋转运动的运行轨迹程序，并控制双轴电机模块执行所述运行轨迹程序输出控制伺服电机模块旋转运动的驱动信号；步骤s2、所述伺服电机模块根据所述驱动信号进行旋转运动以为切刀结构提供依所述运行轨迹进行旋转运动的驱动力；步骤s3、所述切刀结构依据所述驱动力沿运行轨迹进行旋转运动以对传送中纸面石膏板按切割长度进行高精度连续切断。7.根据权利要求6所述的高精度切断方法，其特征在于，步骤s1中，所述运行轨迹包括旋转起始点、剪切点、同步起始点和同步终止点以及各点间的旋转转速，按预设长度将所述同步起始点到同步终止点在轨迹轮廓上分别对称设定于剪切点的两侧，所述旋转起始点与剪切点对称设定在位于轨迹轮廓上同一圆心轴的两侧，将所述上切刀和下切刀在同步起始点到同步终止点之间的旋转转速设置为传送中纸面石膏板的传送转速。8.根据权利要求7所述的高精度切断方法，其特征在于，利用优化算法基于所述切割长度和运行轨迹的轨迹轮廓尺寸设置同步终止点到同步起始点间上切刀和下切刀的旋转转速，包括：将切割长度除以传送中纸面石膏板的传送转速得到纸面石膏板的切割时间间隔，所述纸面石膏板的切割时间间隔与上切刀/下切刀沿运行轨迹旋转运动一周的时间相同，将同步起始点到同步终止点的预设长度除以所述传送转速得到运行轨迹中上切刀/下切刀在同步起始点到同步终止点间旋转运动的时间；将所述纸面石膏板的切割时间间隔减去上切刀/下切刀在同步起始点到同步终止点间旋转运动的时间得到上切刀/下切刀在同步终止点到同步起始点间旋转运动的时间，将上切刀/下切刀在同步终止点到同步起始点间旋转运动的时间进行按预设时长进行等份分割得到一组运动时序{t
i
|i∈[1,n]}，n为运动时序总数量；为上切刀/下切刀在每个运动时序处设定旋转转速{v
i
|i∈[1,n]}，利用方差公式量化相邻运动时序间的波动程度总和作为旋转转速的优化函数，所述旋转转速的优化函数为：式中，δ为相邻运动时序间的波动程度总和，v
i+1
、v
i
分别为第i个运动时序处的旋转转速，t
i
为第i个运动时序，min为最小化运算符；将每个运动时序处的旋转转速与运行时序进行积分求解得到同步终止点到同步起始点间的旋转长度，以及伺服电机模块的转速极限作为所述优化函数的约束条件，所述约束条件的函数表达式为：
式中，l为同步终止点到同步起始点间的旋转长度，l为同步起始点到同步终止点的预设长度，v
max
为伺服电机模块达到的最大旋转转速；基于约束条件对旋转转速的优化函数进行求解得到旋转转速{v
i
|i∈[1,n]}的确定值。9.根据权利要求6所述的高精度切断方法，其特征在于，步骤s1和步骤s2中，双轴电机模块将驱动信号同步传送至上切刀伺服电机和下切刀伺服电机，且上切刀伺服电机和下切刀伺服电机同步生成分别驱动上切刀和下切刀的所述驱动力。10.根据权利要求6所述的高精度切断方法，其特征在于，步骤s3中，所述上切刀和下切刀同步接收驱动力并同步沿运行轨迹进行旋转运动，以同步运行至所述剪切点处对传送中纸面石膏板进行双向切断。
技术总结
本发明公开了一种纸面石膏板自动化高精度切断装置及方法，包括：运动控制器、双轴电机模块、伺服电机模块和切刀结构，所述运动控制器与所述双轴电机模块电性连接，所述双轴电机模块与所述伺服电机模块电性连接，所述伺服电机模块和切刀结构控制连接。本发明利用上下切刀进行双向切割，而且上切刀与下切刀之间进行电子齿轮同步，该电子齿轮为独立的轴，免去了中间环节，不需要考虑机械损耗，可以通过软件实现无级调速，传动柔性好，控制精度高，不会产生机械背隙。然后切刀与生产线主线进行电子凸轮同步，控制方式响应时间短，机械加工难度低。机械加工难度低。机械加工难度低。
技术研发人员：杨小东 张羽飞 张兴添
受保护的技术使用者：北新集团建材股份有限公司 中国建材集团有限公司
技术研发日：2022.09.21
技术公布日：2022/11/25