本发明涉及线缆加工设备技术领域，具体涉及一种基于模糊支持向量机智能线缆自动制作机。
背景技术：
近几十年来，随着人们的科学水平的提高，人们都制造各种各样的自动化设备，但这些设备都离不开导线连接输送信号来控制设备的运行。所以很多电器，自动化的设备制造都需要大量各式各样的线缆，线缆在使用过程中需要在两头压上端子，接线端子是各类电控配电设备、成套装置、多回路电表箱及组合式终端电器箱中起转接线作用的。尽管现在有很多线缆制作设备，但仍然无法实现全自动制造，很多生产部分依旧采用人工来生产线缆，导致线缆质量参差不齐，更为重要的是还可能造成用电安全问题。对于现阶段国内外的线缆制造产品并没有很好地解决目前仍然存在的问题。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种线缆自动制作机，本发明不但有效解决了现有线缆制作设备自动化程度不高，大部分工序需要人工参与，工作效率低下，还会导致一定的安全事故问题，而且有效解决了进线装置的拉线滚筒转速精度控制差的问题。
本发明通过以下技术方案实现：
一种基于模糊支持向量机智能线缆自动制作机，其特征在于：包括进线装置（1）、剥皮切线装置（2）、搓皮拧线装置（3）、夹线机构（4）、旋转输送装置（5）、压针装置（6），进线装置（1）将长线缆输送至剥皮切线装置（2），剥皮切线装置（2）将长线缆切成需要长度的短线缆，并为短线缆两端的绝缘皮进行环切，经过环切的短线缆两端绝缘皮通过搓皮拧线装置（3）剥除，在通过旋转输送装置（5）上设置的夹线机构（4）送入压针装置（6）进行压针，进线装置（1）、剥皮切线装置（2）、搓皮拧线装置（3）、夹线机构（4）、旋转输送装置（5）、压针装置（6）均通过单片机构建调节平台进行调节控制，调节平台内通过设计的基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统实现对进线装置（1）的拉线滚筒（14）进行转速的闭环控制，所述基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统包括模糊支持向量机控制器、pid神经网络控制器、模糊支持向量机电机控制器、滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型、电机转速gm（1,1）灰色预测模型以及进线装置（1）的拉线滚筒（14）、电机（16）组成，由模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联作为主调节器与模糊支持向量机电机控制器作为副调节器构成串级控制系统；由滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型与模糊支持向量机控制器实现对拉线滚筒（14）的转速进行预测控制，pid神经网络控制器实现对拉线滚筒（14）的转速进行实时控制；模糊支持向量机电机控制器与电机转速gm（1,1）灰色预测模型实现电机（16）的预测控制，基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统提高滚筒转速控制系统的抗干扰性和鲁棒性。
通过调节平台内设计的基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统实现滚筒转速的闭环控制，通过该控制系统中的主调节器和副调节器的的双闭环控制来提高滚筒转速控制过程的快速响应、控制精度和鲁棒性，使滚筒转速迅速到达给定值。
单片机处理器中设计有基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统，所述基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统由模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联作为主调节器与模糊支持向量机电机控制器作为副调节器构成串级控制系统，由主调节器与副调节器构成滚筒转速的串级控制系统，实现对滚筒转速的实时控制；其中模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联作为主调节器的输出作为模糊支持向量机电机控制器副调节器的输入，模糊支持向量机电机控制器的输出作为控制电机（16）速度的调节量，电机（16）速度传感器的输出作为电机转速gm（1,1）灰色预测模型输入，该模型的输出作为模糊支持向量机电机控制器副调节器的反馈量构成电机（16）转速的闭环控制，实现对电机（16）的速度的闭环调节；滚筒速度传感器的输出作为滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型的输入，该模型的输出作为模糊支持向量机控制器的反馈量实现拉线滚筒（14）转速的预测控制，滚筒速度传感器的输出作为pid神经网络控制器的反馈量实现拉线滚筒（14）转速的实时控制，通过主调节器和副调节器双闭环控制来提高滚筒转速的快速响应、控制精度和鲁棒性，使滚筒转速迅速到达给定值。
本发明进一步技术改进方案是：
所述进线装置（1）包括固定底座（11），固定底座（11）上垂直设置有固定板（12），固定板（12）中部设置有限位孔（13），固定板（12）出线侧设置有一组边部相互啮合的拉线滚筒（14），拉线滚筒（14）两端通过转轴与安装支架（15）转动连接，转轴与电机（16）驱动连接，两拉线滚筒（14）之间具有间歇，限位孔（13）设置高度与两拉线滚筒（14）之间的间歇中心等高。
本发明进一步技术改进方案是：
所述剥皮切线装置（2）包括刀架（21），刀架（21）上设置一组切刀，包括上切刀（22）、下切刀（23），上切刀（22）通过刀柄连接有电动推杆（24），下切刀（23）刀柄的尾端与凸轮驱动装置（25）驱动连接，刀架（21）出线侧设置限位片（26），限位片（26）上设置有限位孔（27）。
本发明进一步技术改进方案是：
所述搓皮拧线装置（3）包括一组锯齿形搓皮刀（31），搓皮刀（31）尾部通过刀柄连接有驱动活塞（32），驱动活塞（32）设置于一密封壳体内，密封壳体内设置有驱动电机a（34），驱动电机a（34）的动力输出轴通过联动块（35）驱动驱动盘（36）中部设置的摆轴（33）作上下运动，驱动盘（36）两侧与连接驱动活塞（32）的活塞杆（37）连接，驱动盘（36）两侧端通过滑块（38）与密封壳体（33）内的弧线轨道限位卡接，摆轴（33）的自由端通过万向球与密封壳体底部内壁设置的固定支架（39）摆动连接。
本发明进一步技术改进方案是：
所述夹线机构（4）包括安装壳体（41），安装壳体（41）顶部设置有与旋转输送装置（5）转动连接的中心孔（47），安装壳体（41）内设置有一组夹紧装置，包括夹紧装置a（42）、夹紧装置b（43），夹紧装置a（42）、夹紧装置b（43）之间设置有丝杠（44），夹紧装置a（42）顶部设置有驱动电机b（45），并通过驱动电机b（45）与丝杠（44）固定连接，夹紧装置b（43）通过顶部的丝杠法兰（46）与丝杠（44）转动连接。
本发明进一步技术改进方案是：
所述旋转输送装置（5）包括安装支架，安装支架包括固定支架（51）、驱动支架（52），旋转臂（53）通过转轴与固定支架（51）连接，驱动支架（52）上设置有驱动连杆a（57），驱动连杆a（57）一端与驱动电机c（54）连接，相对端通过滑块（55）与旋转臂（53）上设置的滑槽（56）连接，旋转臂（53）末端通过转轴连接有夹线机构（4）。
本发明进一步技术改进方案是：
所述压针装置（6）设置于旋转输送装置（5）的两侧，包括立式固定柱（61），固定柱（61）上设置有压针台（62），压针台（62）上部的固定柱（61）上设置有横截面形状与固定柱（61）相匹配的活动套（63），活动套（63）上设置有压针块（64），固定柱（61）底部设置有驱动电机d（65），驱动电机d（65）通过驱动连杆b（66）驱动活动套（63）沿固定柱（61）作上下往复运动。
本发明进一步技术改进方案是：
所述压针台（62）下方的固定柱（61）上设置有导线收集盒（7）。
本发明进一步技术改进方案是：
所述夹紧装置a（42）包括壳体（421），壳体（421）内设置一组夹紧刀片，包括上夹紧刀片（422）、下夹紧刀片（423），上夹紧刀片（422）、下夹紧刀片（423）分别通过刀柄自由端设置的压缩弹簧（424）与壳体（421）连接，上夹紧刀片（422）、下夹紧刀片（423）的刀柄杆体上均设置通电电磁包（425），通过电磁包（425）通断电控制上夹紧刀片（422）与下夹紧刀片（423）之间的开合，夹紧装置a（42）与夹紧装置b（43）结构相同。
本发明进一步技术改进方案是：
所述凸轮驱动装置（25）包括驱动电机e（251），驱动电机e（251）通过动力输出轴驱动凸轮（252）转动。
本发明与现有技术相比，具有以下明显优点：
一、本发明采用模糊支持向量机(ls-svm)控制器和模糊支持向量机(ls-svm)电机控制器融合了支持向量机和模糊技术两者的优点，它既有支持向量机的泛化能力强、全局最优等优点，又有模糊技术的不依赖被控对象模型、鲁棒性强等优点实现对电机转速的高精度控制。该控制器融合了支持向量机和模糊技术两者的优点，它既有支持向量机的具有svm小样本学习、泛化能力强、全局最优等优点，又有模糊技术的不依赖被控对象模型和鲁棒性强的特点。
二、本发明针对滚筒转速的大惯性、大迟延、时变和多干扰的特点，设计了由模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联作为主调节器与模糊支持向量机电机控制器作为副调节器构成串级控制系统，模糊支持向量机电机控制器的副调节器是根据模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联的主调节器输出来调滚筒转速的随动系统，副调节器回路已经尽可能把被控过程中对滚筒转速影响变化剧烈、频繁和幅度大的主要扰动包括在副调节器回路中，这些副调节器回路对包含在其中影响滚筒转速的二次扰动具有很强的抑制能力和自适应能力，二次扰动通过模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联的主调节器回路和副调节器回路的调节对主被控量滚筒转速的影响很小，所以滚筒转速变化幅度小和稳定，系统能够快速响应滚筒转速的要求，提高响应速度、控制精度和提高系统的稳定性。
三、本发明根据滚筒转速作为被控对象具有非线性、大惯性、大时滞和时变性的特性的特点，设计滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型实现对滚筒的速度实际值进行预测，该预测值作为串级控制的反馈值形成基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统中的预测控制，控制系统具有较强的鲁棒性和抗干扰性，同时该方法简单易于工程实现，具有较好的实际应用价值。
四、本发明针对滚筒转速的大惯性、大迟延、时变和多干扰的特点，设计滚筒转速pid神经网络控制器与滚筒实际转速作为反馈值实现对滚筒的实时控制，模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联作为主调节器将滚筒的预测控制与实时控制和与串级控制相结合，设计了基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统，充分发挥预测控制和实时控制并联克服时间滞后方面的优良特性和串级控制良好的抗干扰性，该系统具有抗扰性强、鲁棒性好、控制精度高、响应速度快的特点，理论研究和实践应用表明系统响应快和良好的抗扰性与鲁棒性。
五、本发明针对滚筒转速的大惯性、大迟延、时变和多干扰的特点，设计了模糊支持向量机电机控制器与电机转速gm（1,1）灰色预测模型实现电机的预测控制，提高了系统的响应速度、抗干扰性和控制精度。
六、本发明将模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联作为主调节器作滚筒转速的主调节器，模糊支持向量机电机控制器作为电机转速的副调节器构成串级控制系统，通过滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型和电机转速gm（1,1）灰色预测模型实现对滚筒转速和电机转速进行预测和串级控制系统构成智能串级控制系统，实现对滚筒转速进行精确控制。它充分综合了模糊控制、预测控制、串级控制、双模控制的优点。通过对滚筒转速控制进行试验表明，该智能控制器的控制效果优于常规的pid串级控制，它能适应对象参数的变化，具有较强的鲁棒性、抗干扰性和自适应能力，控制品质好，本专利具有较好的应用和推广价值，本发明专利具有明显实质性进步。
七、本发明通过进线装置将长线缆输送至剥皮切线装置，剥皮切线装置将长线缆切成需要长度的短线缆，并为短线缆两端的绝缘皮进行环切，经过环切的短线缆两端绝缘皮通过搓皮拧线装置剥除，在通过旋转输送装置上设置的夹线机构送入压针装置进行压针，最终通过导线收集盒将制作好的线缆进行收集，制作过程全自动化，基本无需人为参与，根据线缆的规格和长度，只需要调节相关装置的驱动电机参数即可，工作效率高，产品质量可靠。
八、本发明采用的搓皮拧线装置，在实现去皮的同事还可以进行拧芯，大大提高后续压针工序的准确率。
九、本发明压针装置设置于旋转输送装置的两侧，可根据生产需要，实现压导线一端，也可实现压两端，选择性更高。
十、本发明旋转臂滑块驱动机构可实现快速定位，使导线能能迅速到达加工位置进行压针，提高工作效率。
十一、本发明各装置结构简单，工作稳定性、效率高，产品质量标准化。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明进线装置结构示意图；
图3为本发明剥皮切线装置结构示意图1；
图4为本发明剥皮切线装置结构示意图2；
图5为本发明搓皮拧线装置结构示意图1；
图6为本发明搓皮拧线装置结构示意图2；
图7为本发明夹线机构结构示意图；
图8为本发明夹线机构内部结构示意图；
图9为本发明夹紧装置结构示意图；
图10为本发明旋转输送装置结构示意图1；
图11为本发明旋转输送装置结构示意图2；
图12为本发明压针装置结构示意图；
图13为本发明压针装置局部放大结构示意图；
图14为本发明滚筒转速智能串级控制系统原理图；
图15为本发明单片机系统控制图。
具体实施方式
下面结合附图1—15说明本发明的技术解决方案。
本发明包括进线装置1、剥皮切线装置2、搓皮拧线装置3、夹线机构4、旋转输送装置5、压针装置6、导线收集盒7，进线装置1将长线缆输送至剥皮切线装置2，剥皮切线装置2将长线缆切成需要长度的短线缆，并为短线缆两端的绝缘皮进行环切，经过环切的短线缆两端绝缘皮通过搓皮拧线装置3剥除，在通过旋转输送装置5上设置的夹线机构4送入压针装置6进行压针，压针装置6位于旋转输送装置5两侧，根据线缆需求是一端压针还是两端压针，设置其位置，成品落入导线收集盒7，进线装置1、剥皮切线装置2、搓皮拧线装置3、夹线机构4、旋转输送装置5、压针装置6、导线收集盒7均通过单片机构建调节平台进行调节控制，调节平台内通过设计的基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统实现对进线装置1的拉线滚筒14进行转速的闭环控制，剥皮切线装置2、搓皮拧线装置3、夹线机构4、旋转输送装置5、压针装置6、导线收集盒7采用现有的pid控制，所述基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统包括模糊支持向量机控制器、pid神经网络控制器、模糊支持向量机电机控制器、滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型、电机转速gm（1,1）灰色预测模型以及进线装置1的拉线滚筒14、电机16组成，由模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联作为主调节器与模糊支持向量机电机控制器作为副调节器构成串级控制系统；由滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型与模糊支持向量机控制器实现对拉线滚筒14的转速进行预测控制，pid神经网络控制器实现对拉线滚筒14的转速进行实时控制；模糊支持向量机电机控制器与电机转速gm（1,1）灰色预测模型实现电机16的预测控制，基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统提高滚筒转速控制系统的抗干扰性和鲁棒性。
进线装置1包括固定底座11，固定底座11上垂直设置有固定板12，固定板12中部设置有限位孔13，固定板12出线侧设置有一组边部相互啮合的拉线滚筒14，拉线滚筒14两端通过转轴与安装支架15转动连接，转轴与电机16驱动连接，两拉线滚筒14之间具有间歇，限位孔13设置高度与两拉线滚筒14之间的间歇中心等高。
剥皮切线装置2包括刀架21，刀架21上设置一组切刀，包括上切刀22、下切刀23，上切刀22通过刀柄连接有电动推杆24，下切刀23刀柄的尾端与凸轮驱动装置25驱动连接，所述凸轮驱动装置25包括驱动电机e251，驱动电机e251通过动力输出轴驱动凸轮252转动，刀架21出线侧设置限位片26，限位片26上设置有限位孔27。
搓皮拧线装置3包括一组锯齿形搓皮刀31，搓皮刀31尾部通过刀柄连接有驱动活塞32，驱动活塞32设置于一密封壳体内，密封壳体内设置有驱动电机a34，驱动电机a34的动力输出轴通过联动块35驱动驱动盘36中部设置的摆轴33作上下运动，驱动盘36两侧与连接驱动活塞32的活塞杆37连接，驱动盘36两侧端通过滑块38与密封壳体33内的弧线轨道限位卡接，摆轴33的自由端通过万向球与密封壳体底部内壁设置的固定支架39摆动连接。
夹线机构4包括安装壳体41，安装壳体41顶部设置有与旋转输送装置5转动连接的中心孔47，安装壳体41内设置有一组夹紧装置，包括夹紧装置a42、夹紧装置b43，夹紧装置a42、夹紧装置b43之间设置有丝杠44，夹紧装置a42顶部设置有驱动电机b45，并通过驱动电机b45与丝杠44固定连接，夹紧装置b43通过顶部的丝杠法兰46与丝杠44转动连接；所述夹紧装置a42包括壳体421，壳体421内设置一组夹紧刀片，包括上夹紧刀片422、下夹紧刀片423，上夹紧刀片422、下夹紧刀片423分别通过刀柄自由端设置的压缩弹簧424与壳体421连接，上夹紧刀片422、下夹紧刀片423的刀柄杆体上均设置通电电磁包425，通过电磁包425通断电控制上夹紧刀片422与下夹紧刀片423之间的开合，夹紧装置a42与夹紧装置b43结构相同，夹紧装置a42、夹紧装置b43之间底部设置有限位导条47。
旋转输送装置5包括安装支架，安装支架包括固定支架51、驱动支架52，旋转臂53通过转轴与固定支架51连接，驱动支架52上设置有驱动连杆a53，驱动连杆a57一端与驱动电机c54连接，相对端通过滑块55与旋转臂53上设置的滑槽56连接，旋转臂53末端通过转轴连接有夹线机构4。
压针装置6设置于旋转输送装置5的两侧，包括立式固定柱61，固定柱61上设置有压针台62，压针台62一侧设置有固定压针卷盘的卷盘支架，压针台62上部的固定柱61上设置有横截面形状与固定柱61相匹配的活动套63，活动套63上设置有压针块64，固定柱61底部设置有驱动电机d65，驱动电机d65通过驱动连杆b66驱动活动套（63）沿固定柱61作上下往复运动。
导线收集盒7包括电机a71、卡位条71以及盒体73，电机a71通过卡位条71带动盒体73变换
通过图简述本发明的工作过程：
采用基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统，滚筒转速智能控制的模糊支持向量机电机控制器副调节器是根据滚筒转速的模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联的主调节器输出来调整执行机构电机16状态的随动系统，副调节器回路已经尽可能把被控过程中对电机16状态变化剧烈、频繁和幅度大的主要扰动包括在副调节器回路中，这些副调节器回路对影响拉线滚筒14转速的二次扰动具有很强的抑制能力和自适应能力，二次扰动通过主调节器回路和副调节器回路的调节对主被控量拉线滚筒14转速的影响很小，所以拉线滚筒14转速变化幅度小和稳定，系统能够快速使拉线滚筒14转速到达给定值，提高响应速度、控制精度和提高系统的稳定性。主调节器的输出是副调节器的给定控制量，通过拉线滚筒14速度传感器和电机16速度传感器检测拉线滚筒14的速度和电机16的速度作为滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型和电机转速gm（1,1）灰色预测模型的输入，模型的输出分别作为主调节器和副调节器反馈量实现预测拉线滚筒14转速和电机16转速的预测控制，拉线滚筒14转速的实际值作为pid神经网络的反馈量实现对拉线滚筒14的实时控制，模糊支持向量机控制器和pid神经网络控制器并联的主调节器和模糊支持向量机电机控制器副调节器构成串级控制系统，使样拉线滚筒14转速准确快速到目标值。其中基于模糊支持向量机的滚筒转速智能串级控制系统包括如下内容：
一、模糊支持向量机控制器设计
1）输入层：实现对拉线滚筒14转速输入变量误差e和误差变化率ec进行模糊化，以此作为模糊支持向量机控制器的输入x。
2））隐层：实现二维输入x与支持向量机进行核运算。
3）输出层：实现svm回归运算，得到被控对象电机16的实际输入控制量u。
模糊支持向量机电机控制器参照模糊支持向量机控制器设计方法。
二、滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型
基于gm（1,1）灰色预测模型对拉线滚筒转速数据序列进行预测时，会产生欠拟合或过拟合现象导致降低拉线滚筒转速的预测精度。本发明专利采用方根法对拉线滚筒转速数据进行预处理，通过选取合适的方根次数来弱化拉线滚筒转速数据变化的幅度，通过改进传统灰色预测模型，提高预测拉线滚筒转速的精度。设某拉线滚筒转速的原始数据序列为：
通过求解灰色预测微分方程得到该滚筒转速gm（1,1）灰色预测模型的解为：
三、电机转速gm（1,1）灰色预测模型
基于gm（1,1）灰色预测模型对的电机转速数据序列进行预测时，会产生欠拟合或过拟合现象导致降低电机转速的预测精度。本发明专利采用方根法对电机转速数据进行预处理，通过选取合适的方根次数来弱化电机转速数据变化的幅度，通过改进传统灰色预测模型，提高预测电机转速的精度。
工作开始之前，首先将长线缆引入进线装置1的固定板12，固定板12通过限位孔13，进入边部相互啮合的拉线滚筒14的间歇中，拉线滚筒14通过电机驱动滚动，并将线缆拉入剥皮切线装置2，并进入切刀22、下切刀23之间首先将线缆自由端的绝缘皮进行环切，然后将另一端的进行环切，并预留一截切断成需要长度的线缆，然后将短线缆引入搓皮拧线装置3，搓皮拧线装置3的切刀作上下往复搓动，将短线缆两端绝缘皮去除，同事将裸露的导线进行拧紧，便于后续的压针，然后进入夹线机构4，夹线机构4两个夹紧装置a42、夹紧装置b43结构相同，在正常状态下其上夹紧刀片422、下夹紧刀片423在压缩弹簧424作用下为互相咬合，在电磁包425通电情况下二者分离，当要夹住线缆时，电磁包425迅速通电，使上夹紧刀片422、下夹紧刀片423分离，线缆经过时，电磁包425断电，弹簧的弹力使夹紧刀片咬合住线缆，仅剩导线头外露，首先是夹紧装置a42、夹紧装置b43靠在一起，要夹线时二者电磁包425通电，夹好线后夹紧装置b43断电，并在丝杠44作用下往一端运动，达到一定长度后，夹紧装置a42断电并加紧线缆另一端，在旋转输送装置5作用下送到压针装置6进行一侧压针作业，然后继续旋转到相对侧的压针装置6进行相对侧的压针作业，待线缆两侧均进行压针处理后，最后加工好的线缆落入导线收集盒7，导线收集盒7包括电机a71、卡位条71以及盒体73，电机a71通过卡位条71带动盒体73变换。
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。