汽车安全气囊折叠机的智能控制系统及其控制方法与流程

本发明涉及汽车安全气囊生产设备自动控制，具体涉及一种汽车安全气囊折叠机的智能控制系统及其控制方法，适用于多自由度、多组件协同的汽车安全气囊高精度自动化折叠成型作业。

背景技术：

1、汽车安全气囊是车辆被动安全防护的核心部件，气囊出厂前需完成标准化折叠、卷折及底座压装工序，折叠精度、形态一致性直接决定车辆碰撞时气囊的展开速度、展开姿态与防护效果。目前安全气囊折叠工艺分为人工折叠、半自动设备折叠及全自动机械折叠三种方式，人工与半自动方式存在精度差、一致性低、生产效率低、人工成本高的缺陷，无法适配规模化量产需求。

2、现有全自动气囊折叠设备多采用固定逻辑的开环点位控制或顺序控制，仅能实现固定轨迹的机械动作，智能化控制程度较低，存在诸多技术缺陷：其一，无全流程闭环反馈调节，无法实时监测压料力、运动位置、气囊张力等关键参数，受气囊面料弹性差异、铺设偏差影响，折叠质量波动大，折线偏移、气囊褶皱、成型松散问题频发；其二，设备适配性差，不同车型、不同安装位置的安全气囊尺寸、折叠轨迹、卷折圈数、压料参数差异较大，现有设备换型需人工调整机械结构、重写控制程序，换型耗时久、门槛高；其三，压料机构无自适应调节能力，气囊折叠过程中待折线方向动态变化，固定角度的压料臂无法适配动态折线，导致压固不牢、折叠错位；其四，双侧卷折机构同步性差，两侧转速偏差易造成气囊卷折不均匀、单边偏移，严重影响成品质量；其五，缺乏在线质量检测手段，依赖人工目检或离线抽检，无法实现全检与质量溯源，不良品易流入后续工序；其六，多组件运动无冲突预判机制，狭小作业空间内易出现机构干涉，存在设备安全隐患。

3、现有公开专利及相关技术中，部分方案通过尺寸补偿提升卷折精度，部分方案优化机械折叠结构，但均未从控制系统层面解决多组件高精度协同、动态自适应调节、全闭环控制、在线质检的核心问题，无法兼顾折叠精度、生产效率与设备通用性。基于此，亟需设计一种智能化、高适配、高精度、可溯源的安全气囊折叠机控制系统及控制方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术中气囊折叠控制精度低、协同性差、换型效率低、无自适应调节、质量无法溯源的缺陷，提供一种汽车安全气囊折叠机的智能控制系统及其控制方法，实现气囊折叠全流程闭环控制、多组件高精度协同运动、压料角度自适应跟随、双侧卷折同步纠偏、快速自适应换型与在线质量检测，大幅提升气囊折叠成型精度与生产一致性。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种汽车安全气囊折叠机的智能控制系统，所述折叠机包括折叠组件、压料组件、两组对称设置的卷折组件和翻折组件，系统包括上位控制模块、运动控制模块、传感反馈模块和协同控制模块。

4、上位控制模块作为人机交互与参数存储终端，包括触摸屏人机交互界面和可编辑工艺配方库，工艺配方库批量存储不同型号气囊的全套工艺参数，包含各轴运动曲线、压力阈值、速度参数、张力区间、标准成型图像等，支持参数新增、修改与调用，实现一键换型。

5、运动控制模块为执行驱动核心，细分三个功能单元，分别对应控制不同执行组件的多自由度运动：压料控制单元实现压料组件三维直线移动与z轴摆动，满足动态压料角度适配需求；卷折控制单元独立控制两组卷折组件的四自由度运动，实现双侧独立可调的夹持与卷折动作；翻折控制单元实现翻折组件的平移、升降与旋转，完成最终定型与压装作业，各单元均采用伺服驱动，保证运动精度。

6、传感反馈模块构建多维度全工序感知体系，通过末端力传感器采集压料、卷折、翻折的实时作用力，通过轴端位置传感器采集精准位移与转速数据，通过顶部视觉传感器实现气囊定位、折线识别、平整度检测、终态质检，通过张力传感器实时监测气囊面料张力，通过温度传感器监测压料头工作温度，为闭环控制提供全维度数据支撑。

7、协同控制模块为系统核心运算与调控单元，集成路径规划、多轴插补、冲突规避、pid闭环调节、同步纠偏算法，可根据工艺参数与实时传感数据，动态生成多组件协同运动指令，解决多机构运动时序冲突、轨迹偏差、参数失配问题，实现全工序智能调控。

8、本发明还提供一种汽车安全气囊折叠机的控制方法，基于上述智能控制系统实现，核心包括参数加载、预处理检测、自适应压料折叠、双侧同步卷折、定型压装、在线质检六大核心步骤，配套角度自适应、力位混合闭环、速度同步纠偏、张力动态调控、自适应换型、冲突规避与温度补偿辅助逻辑，实现全流程智能化精准控制。

9、本发明与现有技术相比，具有如下突出有益效果：

10、1、全维度闭环控制，折叠质量稳定性大幅提升。本发明构建力、位置、视觉、张力、温度多传感融合反馈体系，摒弃传统开环控制模式，对压料力、运动位移、卷折速度、面料张力、压料温度进行实时闭环调节，有效抵消面料材质差异、定位偏差带来的误差，彻底解决气囊褶皱、偏移、成型松散等质量问题，保证批量生产一致性。

11、2、压料角度自适应跟随，动态适配折叠工况。基于视觉实时识别气囊动态变化的待折线角度，实时修正压料臂摆动角度，使压料臂始终与待折线精准平行，适配折叠过程中气囊形态的动态变化，保证每一次压固动作精准有效，解决传统固定角度压料适配性差、压固失效的问题。

12、3、双侧卷折高精度同步，成型均匀性好。通过双侧转速实时采集、差值比对、对称纠偏的闭环同步控制逻辑，实时消除两侧卷折速度偏差，保证双侧卷折动作高度同步，避免单边卷折过快或过慢导致的气囊变形、褶皱、偏移，大幅提升卷折成型质量。

13、4、工艺配方模块化，换型效率极高。通过预设多型号工艺配方库，支持一键调用参数完成换型，同时支持新型号参数自定义录入与在线修改，无需调整机械结构与底层控制程序，极大降低换型成本，提升设备通用性与量产适配性。

14、5、多轴插补协同+运动冲突规避，设备运行安全高效。通过多轴空间插补运算保证各组件运动轨迹平滑精准，同时实时预判机构运动干涉风险并主动修正，解决狭小作业空间内多组件协同运动的冲突问题，提升设备运行稳定性与安全性。

15、6、全流程在线质检，实现质量全追溯。通过视觉图像比对实现折叠成品在线全检，替代传统人工抽检模式，精准识别不良品，同时留存生产数据，为产品质量追溯、工艺优化提供数据支撑。

16、7、张力与温度智能补偿，全方位保障成型品质。实时调控气囊折叠张力，避免面料拉伸变形或松弛褶皱；实时监测压料头温度并做热补偿控制，杜绝高温导致的气囊面料热变形、粘连问题，进一步提升产品良率。

1.一种汽车安全气囊折叠机的智能控制系统，所述折叠机包括折叠组件、压料组件、两组对称设置的卷折组件和翻折组件，其特征在于，还包括：上位控制模块、运动控制模块、传感反馈模块和协同控制模块；

2.根据权利要求1所述的一种汽车安全气囊折叠机的智能控制系统，其特征在于，所述协同控制模块包括路径规划单元、插补运算单元和冲突检测与规避单元；

3.根据权利要求1所述的一种汽车安全气囊折叠机的智能控制系统，其特征在于，所述视觉传感器用于采集气囊平铺平整度、折叠过程折线方向、折叠终态图像，实时输出气囊姿态、折线角度及成型状态数据；

4.一种汽车安全气囊折叠机的控制方法，应用于权利要求1-3任一项所述的智能控制系统，其特征在于，包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的汽车安全气囊折叠机的控制方法，其特征在于，所述步骤s3中的自适应压料角度调节过程包括：

6.根据权利要求4所述的汽车安全气囊折叠机的控制方法，其特征在于，所述步骤s3中的力位混合闭环控制包括：

7.根据权利要求4所述的汽车安全气囊折叠机的控制方法，其特征在于，所述步骤s4中的双侧卷折同步控制包括：

8.根据权利要求4所述的汽车安全气囊折叠机的控制方法，其特征在于，还包括气囊张力动态调控步骤：

9.根据权利要求4所述的汽车安全气囊折叠机的控制方法，其特征在于，还包括自适应换型步骤：

10.根据权利要求4所述的汽车安全气囊折叠机的控制方法，其特征在于，还包括设备运动冲突规避与温度补偿步骤：