一种实现开袋机实时检测袋盖边沿的系统及不停顿送料方法
【专利摘要】本发明提供一种实现开袋机实时检测袋盖边沿的系统及不停顿送料方法，以解决在高速进行缝制带有袋盖的口袋的过程中，精确检测口袋盖前、后边沿，做到准确缝制口袋盖的问题。本发明在现有的开袋机袋盖检测系统及控制流程的基础上，通过引入FPGA逻辑电路检测袋盖传感器状态变化，以及采用能够在驱动过程中修改驱动脉冲信号的运动控制芯片，在一次驱动电机后，实时响应FPGA的中断信号，并通过相关控制算法，修改运动控制板的输出脉冲数，达到在开袋机送料电机不停顿的前提下，精确检测袋盖边沿的目的。
【专利说明】一种实现开袋机实时检测袋盖边沿的系统及不停顿送料方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种实现开袋机实时检测袋盖边沿的系统及不停顿送料方法。
【背景技术】
[0002]自动开袋机是一种能够将已分解好的开口袋工序动作，按照既定合理的时序完成，从而在实现自动缝制口袋以及裁切口袋开口的自动化设备。目前开袋机电控系统的研发在国内还处于起步阶段，仍存在许多技术上的关键点需要突破。其中，在高速进行缝制带有袋盖的口袋的过程中，精确检测口袋盖前、后边沿，做到准确缝制口袋盖，是保证开袋机工序运行流畅、提高机器自动化生产效率的重点和难点，也是开袋机电控系统中的一个重要的技术关键点。因此，在以往的开袋机运动控制方式的基础上，我们研究并提出了一种更为简易的实现开袋机实时检测袋盖边沿且检测过程中不停顿送料的控制方法，虽然在国外已有类似的技术，但在国内，目前仍然没有类似技术的提出。
[0003]经过实际验证，这种新的开袋机实时定位袋盖边沿且检测过程中不停顿送料的控制方法，袋盖边沿检测误差在0.5mm之内，能够满足实际需求。
【发明内容】
[0004]本发明的目的是:提供一种实现开袋机实时检测袋盖边沿的不停顿送料方法，以提高自动开袋机缝制袋盖的效率和流畅性。
[0005]本发明的技术方案是:本发明提出的袋盖边沿检测系统，主要包括运动控制板、CPU、FPGA逻辑电路、袋盖检测传感器、电机及其驱动器和运动部件；
[0006]所述CPU负责整个袋盖边沿检测过程的控制；
[0007]所述FPGA逻辑电路监视袋盖检测传感器的检测信号变化，通过FPGA内部编写的实时逻辑，根据袋盖检测传感器的输出信号变化，向CPU输出相应的中断信号；
[0008]所述运动控制板核心为运动控制芯片MCX314 ;运动控制板则负责接收CPU的运动控制命令，产生适合电机驱动器的控制信号、运动部件，如气控阀的开关量控制信号，从而驱动电机和运动部件的动作；同时，运动控制板记录各个电机的运行位置信息，并反馈给CPU，形成电机的闭环控制。由于运动控制芯片MCX314支持在驱动过程中改变输出脉冲数和速度，因此可以实现袋盖边沿实时检测。
[0009]采用上述系统进行不停顿送料的方法，带动口袋盖和缝料运行的电机所配套的驱动器，其控制方式为位置控制模式，即通过运动控制板每输出一个脉冲，驱动器就会驱动电机带动口袋盖和缝料产生一个固定的位移S。因此，通过监测运动控制板已输出的运动控制脉冲数n，即可折算出当前口袋盖边沿的相对位置为nX S。
[0010]基于上述系统进行不停顿送料的方法，具体包括如下步骤:
[0011]步骤一:在开始口袋缝制之前，CPU向运动控制板发送初始化命令，将运动控制板中的关于记录运动控制板输出脉冲数的寄存器置0，以方便口袋盖实时监测过程中，通过读取当前运动控制板输出的脉冲数反映口袋盖边沿的实时位置；
[0012]步骤二:启动送料电机进行口袋盖缝制，进行一次启动过程:
[0013]在进行完口袋盖缝制的准备工作后，CPU会根据预设的送料速度和安全距离向运动控制板发送驱动命令，使运动控制板产生并输出相对应的驱动脉冲，驱动送料电机携口袋盖向起缝位置运行。
[0014]由于事先无法确定所放置的口袋盖距起缝位置的距离，故一次启动过程中的安全距离的设置，一定要保证在正确放置口袋盖的前提下，送料电机能够携口袋盖前边沿通过袋盖检测传感器的正下方，且送料机构不能运行过远，导致送料机构与开袋机后机架相撞。设送料机构最大运行距离为Smax (即送料机构不与后机架相撞的最大距离)，口袋放置时口袋前边沿与袋盖检测器正下方的距离范围为L±A，则安全距离Ssafe应满足:(L-A)/s
\ 0Safe \0max °
[0015]步骤三:进行监测口袋盖前边沿过程:
[0016]在送料电机一次启动之后，直到送料电机按照预设的安全距离和送料速度运行结束之前，CPU始终会等待FPGA检测到口袋盖前边沿的中断。
[0017]如果直至送料电机携口袋盖运行完安全距离，CPU仍未接收到FPGA检测到口袋盖前边沿的中断，则认为没有放置口袋盖，系统会报警并驱动送料电机运行至安全位置。
[0018]如果CPU接收到FPGA的检测到口袋盖前边沿的中断，则CPU会读取运动控制板中的相关寄存器，读取出此时运动控制板输出的驱动脉冲数，折算成当前口袋盖前边沿已运行的位移Si。
[0019]步骤四:修改电机驱动脉冲数过程:
[0020]由于袋盖检测传感器距起缝点之间的距离已知(机械安装时，袋盖检测传感器与机针之间的距离已经确定)，设为L1，且已求出当前口袋盖前边沿的位移S1，则本次口袋盖从开始缝纫时到起缝点需要运行的距离Saii=SJL1，经过CPU将Saii折算出新的电机驱动脉冲数，并向运动控制板发送修改驱动脉冲数的命令。此时，以运动控制芯片MCX314为核心的运动控制板，便会在持续产生驱动脉冲的过程中，根据新折算出的驱动脉冲数继续产生驱动脉冲，从而达到在电机不停转的前提下，修改电机最终运行位移的效果，实现了自动开袋机实时定位袋盖边沿且检测过程中不停顿送料的控制方法。
[0021]至此，已将口袋盖前边沿送至起缝点，开始进入开袋机缝制口袋的工作流程。待当前口袋盖缝制完毕，如需继续缝制口袋盖，则在做完缝纫口袋盖的准备工作后重新进入步骤二，直至所有口袋缝制完毕。
[0022]本发明的有益效果是:针对一些传统袋盖边沿定位方法的不足，我们改进了袋盖监测系统的组成，在原系统中增加了 FPGA逻辑电路，同时将袋盖检测传感器的输出信号接入其中。在袋盖检测传感器的输出信号发生变化时，通过FPGA内部编写的实时逻辑，向运动控制板的CPU输出相应的中断信号。由于在定位袋盖前边沿的过程中，运动控制板的CPU只需要等待中断信号，大大降低了在此过程中CPU资源的占用，同时提高了袋盖边沿检测的实时性。
[0023]同时，通过改变相应的运动控制算法，实现了送料电机在将口袋盖送至起缝位置的过程中持续高速的运行，同时能够根据当前电机转速的不同进行相应的误差补偿。【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本实施例中提出的袋盖边沿检测系统示意图。
[0025]图2为本实施例中提出的不停顿送料的方法流程示意图。
【具体实施方式】
[0026]参阅图1，本实施例中的袋盖边沿检测系统，主要包括运动控制板、CPU、FPGA逻辑电路、袋盖检测传感器、电机及其驱动器和运动部件；
[0027]所述CPU负责整个袋盖边沿检测过程的控制；
[0028]所述FPGA逻辑电路监视袋盖检测传感器的检测信号变化，通过FPGA内部编写的实时逻辑，根据袋盖检测传感器的输出信号变化，向CPU输出相应的中断信号；
[0029]所述运动控制板核心为运动控制芯片MCX314 ;运动控制板则负责接收CPU的运动控制命令，产生适合电机驱动器的控制信号、运动部件，如气控阀的开关量控制信号，从而驱动电机和运动部件的动作；同时，运动控制板记录各个电机的运行位置信息，并反馈给CPU，形成电机的闭环控制。由于运动控制芯片MCX314支持在驱动过程中改变输出脉冲数和速度，因此可以实现袋盖边沿实时检测。
[0030]参阅图2，采用上述系统进行不停顿送料的方法，带动口袋盖和缝料运行的电机所配套的驱动器，其控制方式为位置控制模式，即通过运动控制板每输出一个脉冲，驱动器就会驱动电机带动口袋盖和缝料产生一个固定的位移S。因此，通过监测运动控制板已输出的运动控制脉冲数n，即可折算出当前口袋盖边沿的相对位置为nXs。
[0031]基于上述系统进行不停顿送料的方法，具体包括如下步骤:
[0032]步骤一:在开始口袋缝制之如，CPU向运动控制板发送初始化命令，将运动控制板中的关于记录运动控制板输出脉冲数的寄存器置0，以方便口袋盖实时监测过程中，通过读取当前运动控制板输出的脉冲数反映口袋盖边沿的实时位置；
[0033]步骤二:启动送料电机进行口袋盖缝制，进行一次启动过程:
[0034]在进行完口袋盖缝制的准备工作后，CPU会根据预设的送料速度和安全距离向运动控制板发送驱动命令，使运动控制板产生并输出相对应的驱动脉冲，驱动送料电机携口袋盖向起缝位置运行。
[0035]由于事先无法确定所放置的口袋盖距起缝位置的距离，故一次启动过程中的安全距离的设置，一定要保证在正确放置口袋盖的前提下，送料电机能够携口袋盖前边沿通过袋盖检测传感器的正下方，且送料机构不能运行过远，导致送料机构与开袋机后机架相撞。设送料机构最大运行距离为Smax (即送料机构不与后机架相撞的最大距离)，口袋放置时口袋前边沿与袋盖检测器正下方的距离范围为L±A，则安全距离Ssafe应满足:(L-A)/s
\ 0Safe \0max °
[0036]步骤三:进行监测口袋盖前边沿过程:
[0037]在送料电机一次启动之后，直到送料电机按照预设的安全距离和送料速度运行结束之前，CPU始终会等待FPGA检测到口袋盖前边沿的中断。
[0038]如果直至送料电机携口袋盖运行完安全距离，CPU仍未接收到FPGA检测到口袋盖前边沿的中断，则认为没有放置口袋盖，系统会报警并驱动送料电机运行至安全位置。
[0039]如果CPU接收到FPGA的检测到口袋盖前边沿的中断，则CPU会读取运动控制板中的相关寄存器，读取出此时运动控制板输出的驱动脉冲数，折算成当前口袋盖前边沿已运行的位移Si。
[0040]步骤四:修改电机驱动脉冲数过程:
[0041]由于袋盖检测传感器距起缝点之间的距离已知(机械安装时，袋盖检测传感器与机针之间的距离已经确定)，设为L1，且已求出当前口袋盖前边沿的位移S1，则本次口袋盖从开始缝纫时到起缝点需要运行的距离Saii=SJL1，经过CPU将Saii折算出新的电机驱动脉冲数，并向运动控制板发送修改驱动脉冲数的命令。此时，以运动控制芯片MCX314为核心的运动控制板，便会在持续产生驱动脉冲的过程中，根据新折算出的驱动脉冲数继续产生驱动脉冲，从而达到在电机不停转的前提下，修改电机最终运行位移的效果，实现了自动开袋机实时定位袋盖边沿且检测过程中不停顿送料的控制方法。
[0042]至此，已将口袋盖前边沿送至起缝点，开始进入开袋机缝制口袋的工作流程。待当前口袋盖缝制完毕，如需继续缝制口袋盖，则在做完缝纫口袋盖的准备工作后重新进入步骤二，直至所有口袋缝制完毕。
【权利要求】
1.袋盖边沿检测系统，其特征在于:主要包括运动控制板、CPU、FPGA逻辑电路、袋盖检测传感器、电机及其驱动器和运动部件； 所述CPU负责整个袋盖边沿检测过程的控制； 所述FPGA逻辑电路监视袋盖检测传感器的检测信号变化，通过FPGA内部编写的实时逻辑，根据袋盖检测传感器的输出信号变化，向CPU输出相应的中断信号； 所述运动控制板核心为运动控制芯片MCX314 ;运动控制板则负责接收CPU的运动控制命令，产生适合电机驱动器的控制信号、运动部件，如气控阀的开关量控制信号，从而驱动电机和运动部件的动作；同时，运动控制板记录各个电机的运行位置信息，并反馈给CPU，形成电机的闭环控制。由于运动控制芯片MCX314支持在驱动过程中改变输出脉冲数和速度，因此可以实现袋盖边沿实时检测。 采用上述系统进行不停顿送料的方法，带动口袋盖和缝料运行的电机所配套的驱动器，其控制方式为位置控制模式，即通过运动控制板每输出一个脉冲，驱动器就会驱动电机带动口袋盖和缝料产生一个固定的位移S。因此，通过监测运动控制板已输出的运动控制脉冲数n，即可折算出当前口袋盖边沿的相对位置为nXs。
2.基于如权利要求1所述系统进行不停顿送料的方法，其特征在于，具体包括如下步骤: 步骤一:在开始口袋缝制之前，CPU向运动控制板发送初始化命令，将运动控制板中的关于记录运动控制板输出脉冲数的寄存器置O，以方便口袋盖实时监测过程中，通过读取当前运动控制板输出的脉冲数反映口袋盖边沿的实时位置； 步骤二:启动送料电机进行口袋盖缝制，进行一次启动过程: 在进行完口袋盖缝制的准备工作后，CPU会根据预设的送料速度和安全距离向运动控制板发送驱动命令，使运动控制板产生并输出相对应的驱动脉冲，驱动送料电机携口袋盖向起缝位置运行。 由于事先无法确定所放置的口袋盖距起缝位置的距离，故一次启动过程中的安全距离的设置，一定要保证在正确放置口袋盖的前提下，送料电机能够携口袋盖前边沿通过袋盖检测传感器的正下方，且送料机构不能运行过远，导致送料机构与开袋机后机架相撞。设送料机构最大运行距离为Smax (即送料机构不与后机架相撞的最大距离)，口袋放置时口袋前边沿与袋盖检测器正下方的距离范围为L±A，则安全距离Ssafe应满足:(L-A) <Ssafe〈Smax。 步骤三:进行监测口袋盖前边沿过程: 在送料电机一次启动之后，直到送料电机按照预设的安全距离和送料速度运行结束之前，CPU始终会等待FPGA检测到口袋盖前边沿的中断。 如果直至送料电机携口袋盖运行完安全距离，CPU仍未接收到FPGA检测到口袋盖前边沿的中断，则认为没有放置口袋盖，系统会报警并驱动送料电机运行至安全位置。 如果CPU接收到FPGA的检测到口袋盖前边沿的中断，则CPU会读取运动控制板中的相关寄存器，读取出此时运动控制板输出的驱动脉冲数，折算成当前口袋盖前边沿已运行的位移Si。 步骤四:修改电机驱动脉冲数过程: 由于袋盖检测传感器距起缝点之间的距离已知(机械安装时，袋盖检测传感器与机针之间的距离已经确定)，设为L1，且已求出当前口袋盖前边沿的位移S1，则本次口袋盖从开始缝纫时到起缝点需要运行的距离Saii=SJL1，经过CPU将Saii折算出新的电机驱动脉冲数，并向运动控制板发送修改驱动脉冲数的命令。此时，以运动控制芯片MCX314为核心的运动控制板，便会在持续产生驱动脉冲的过程中，根据新折算出的驱动脉冲数继续产生驱动脉冲，从而达到在电机不停转的前提下，修改电机最终运行位移的效果，实现了自动开袋机实时定位袋盖边沿且检测过程中不停顿送料的控制方法。 至此，已将口袋盖前边沿送至起缝点，开始进入开袋机缝制口袋的工作流程。待当前口袋盖缝制完毕，如需继续缝制口袋盖，则在做完缝纫口袋盖的准备工作后重新进入步骤二，直至所有口袋缝制完毕。
【文档编号】B65B51/07GK103625879SQ201310647778
【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年12月4日 优先权日:2013年12月4日
【发明者】姚振轩, 常铎, 梁敏, 李教练 申请人:中国船舶重工集团公司第七〇五研究所