一种基于磨边机恒线速度磨削的控制算法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及自动化控制技术领域，具体为一种基于磨边机恒线速度磨削的控制算 法。
【背景技术】
[0002] 目前磨边机主要分为两类:手动磨边机和自动磨边机。传统的自动磨边机，也称靠 模仿形机，其通过靠模来控制被磨削产品形状，利用产品模板定位。但是，这种磨边机每磨 削一种餐具盘，便需要制作一种模板来定位，生产成本高，且效率低。随着橡胶、塑料等工业 经济的迅速发展，磨边机的应用范围进一步扩大，开始应用于塑料餐具盘的磨边工艺，不断 地适用于不同形状、规格尺寸餐具盘的加工。随着餐具盘形状越来越复杂，从圆形盘到方形 盘，对磨边机磨削提出愈来愈高的要求，为了保证餐具盘边缘均匀的去除，砂轮沿餐具盘边 缘进行恒线速度、恒力矩跟随是现阶段的关键。
[0003] 在现有的实际应用中，采用带有转矩模式的伺服驱动，通过参数配置即可实现砂 轮的恒力矩跟随，该方案对于一般的圆形、椭圆形餐具盘具有较好的应用效果。但对于长宽 比较大或尖角较多的餐具盘来说，难以在拐角处实现快速、及时的跟踪，从而导致磨边不够 均匀或者磨不到，故该方案难以满足复杂多样的异形边餐具盘的磨边要求。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种基于磨边机恒线速度磨削的控制算法，以解决上述背 景技术中提出的问题。
[0005] 为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:一种基于磨边机恒线速度磨削的控 制算法，该方法包括以下步骤： 步骤1:构建磨边机运动数学模型，建立运动坐标系x〇y，（x方向为砂轮的进给速度方 向，y方向为盘旋转切向速度，坐标原点为转盘旋转中心）； 步骤2:根据餐具盘的外轮廓曲线，导出轮廓曲线DXF文件，读取文件离散化曲线，得到η 个离散点，并输出各点的坐标值(苑，_)(纟赛其中，Λ)和淡―是 曲线加工过程中的任意两点，其相位角分别是?、露，将曲线任意两点（，_)和， 揚-1)进行坐标转换，转换为x〇y坐标系下的两点(_，_f)和 坐标转换公式：
式中，α-β为两点相位角差； 步骤3:计算轮廓曲线每个离散点的砂轮进给速度、转盘切向速度1^。将磨削速度 ft分解成砂轮进给速度1^：和转盘切向速度为胸:与馬^:的夹角，外轮廓曲线离散点越 密集，樹_錢近似等于两点连线的斜率；
步骤4:根据离散点坐标数据和速度编写G代码程序； 步骤5:采集砂轮进给电机电流和砂轮旋转电机电流|s:..，在η个周期内采集η个电流 值和^ _)，采取堆栈方式存储电流值，即按"一进一出"的存取原则； 步骤6:对采集的砂轮进给电机电流和砂轮旋转电机电流进行滤波处理，采用算数平均 方法，得到滤波后的电流￡、￡，每周期刷新一次，计算得到电流|^和'值；
步骤7:给定权重级，计算电流值f = (1 * /fn + (1. _ α) 。根据PID离散表达式，并 结合抗饱和积分与变积分思想，编写PID控制算法； PID离散点形式：
式中分别为比例系数、积分系数和微分系数。
[0006] 步骤8:给定恒定电流I，将PID调节结果作为餐具盘装夹误差补偿，修正控制砂轮 进给轴G代码，确保砂轮在恒定力矩下磨削； 步骤9:根据G代码程序，由数控系统控制砂轮进给轴和餐具旋转轴运行，通过PID控制 算法实时补偿、修正G代码程序，保证砂轮沿餐具盘外轮廓恒线速度、恒力矩跟随。
[0007] 优选的，所述的基于磨边机恒线速度磨削的控制算法，为获得餐具盘轮廓曲线磨 削速度，将曲线离散化，计算磨削接触点砂轮进给速度和转盘切向速度。
[0008] 优选的，所述的基于磨边机恒线速度磨削的控制算法，采用砂轮进给轴和旋转轴 电流的权重关系进彳丁 PID控制调节，提尚系统运动的稳定性。
[0009] 优选的，所述的基于磨边机恒线速度磨削的控制算法，在由餐具盘轮廓曲线计算、 生成的G代码和PID控制下，实现砂轮恒线速度、恒力矩磨边。
[0010] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于磨边机恒线速度磨削的控制算法 对盘外轮廓进行轨迹规划，离散外轮廓曲线，获取离散点坐标数据，计算每个离散点的砂轮 进给速度和该点旋转切向速度，编写G代码程序并结合PID调节控制，实现恒线速度磨削。其 特征在于:与现有技术相比，均采用了PID算法保证砂轮恒力矩磨边，该发明由餐具盘外轮 廓计算、生成G代码，由G代码控制砂轮进给轴和餐具盘旋转轴实现两轴联动，保证了恒线速 度磨边。采用离散化外轮廓曲线，计算每个离散点转盘切向速度和进给速度，由计算生成的 G代码实现两轴的联动，使得砂轮在磨削过程中以恒线速度跟随，并结合PID算法的装夹误 差补偿实现进给轴恒力矩磨边。本方法可以适用于形状复杂的轮廓曲线，具有较强的通用 性和自适应性，恒线速度控制算法结合PID调节控制，使其具有磨削精度高、动态响应快等 优点。而且，盘外轮廓曲线若离散点越密集，越接近真实轮廓曲线，加工效果更好。
【附图说明】
[0011]图1为本发明外轮廓曲线转动示意图。
[0012] 图2为本发明运动坐标系示意图。
【具体实施方式】
[0013] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例，都属于本发明保护的范围。
[0014] 请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案:一种基于磨边机恒线速度磨削的控制算 法，该方法包括以下步骤： 步骤1:构建磨边机运动数学模型，建立运动坐标系x〇y，（x方向为砂轮的进给速度方 向，y方向为盘旋转切向速度，坐标原点为转盘旋转中心）； 步骤2:根据餐具盘的外轮廓曲线，导出轮廓曲线DXF文件，读取文件离散化曲线，得到η 个离散点，并输出各点的坐标值(?，纖）(〖;::￥|魏.<.:層），其中（，_ )和 是曲线加工过程中的任意两点，其相位角分别是_、|，将曲线任意两点(_:，遽）和， 进行坐标转换，转换为xOy坐标系下的两点(龙|，_f)和 坐标转换公式：
式中，α-β为两点相位角差； 步骤3:计算轮廓曲线每个离散点的砂轮进给速度1^、转盘切向速度ili:。将磨削速度 h分解成砂轮进给速度L和转盘切向速度_，|为与的夹角，外轮廓曲线离散点 越密集，位8:1近似等于两点连线的斜率；
步骤4:根据离散点坐标数据和速度编写G代码程序； 步骤5:采集砂轮进给电机电流和砂轮旋转电机电流:|s:.，在η个周期内采集η个电流 值4^:和I )，采取堆栈方式存储电流值，即按"一进一出"的存取原则； 步骤6:对采集的砂轮进给电机电流和砂轮旋转电机电流进行滤波处理，采用算数平均 方法，得到滤波后的电流每周期刷新一次，计算得到电流t和t值；
步骤7:给定权重_，计算电流值? = (1* ]；" + (1. _ 4。根据PID离散表达式，并 结合抗饱和积分与变积分思想，编写PID控制算法； PID离散点形式：
式中_為和1%分别为比例系数、积分系数和微分系数。
[0015] 步骤8:给定恒定电流将PID调节结果作为餐具盘装夹误差补偿，修正控制砂轮 进给轴G代码，确保砂轮在恒定力矩