一种切纸机推纸定位控制系统及控制方法与流程

本发明涉及印刷裁切设备控制，具体涉及一种切纸机推纸定位控制系统及控制方法。

背景技术：

1、切纸机是印刷及包装加工过程中常用的裁切设备，其一般包括机架、裁刀、压纸机构、推纸器以及带动推纸器沿推纸方向移动的推纸传动机构。使用时，通过调整推纸器相对于裁刀的位置确定纸张的裁切尺寸，因而推纸器的定位精度直接影响裁切尺寸的准确性。

2、部分使用年限较长的切纸机仍具有较为完好的机架、裁刀、液压执行机构、伺服电机及推纸传动机构，但其原有控制装置通常存在人机交互方式落后、控制接口兼容性较差以及定位补偿能力不足等问题。若直接更换整台切纸机，不仅设备购置成本较高，而且会造成原有机械及动力部件的浪费；若仅将原有按键式操作装置替换为触摸屏或新的控制器，而继续沿用原有定位方式，则只能改善操作方式，难以实质提高推纸器的定位精度。

3、现有部分改造方式采用固定补偿值对推纸位置进行统一修正，但固定补偿值难以适应推纸器在不同位置区段及不同运动方向下的误差变化。另有部分方案通过更换伺服驱动器、伺服电机或整套运动控制系统实现闭环控制，但需要对旧式切纸机的原有电气系统及机械结构进行较大改动，存在改造成本较高、接口匹配困难及施工周期较长的问题。

4、因此，如何在尽量保留旧式切纸机原有机架、推纸传动机构、伺服电机及伺服驱动器的基础上，实现新增控制器与原有伺服驱动器之间的信号适配，并通过获取推纸传动机构输入侧的运动量和推纸器输出侧的实际位置，对不同位置区段及不同运动方向下的定位偏差进行补偿，是旧式切纸机控制系统升级改造中需要解决的技术问题。

技术实现思路

1、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

2、一种切纸机推纸定位控制系统，所述切纸机包括机架、沿推纸方向移动设置于所述机架上的推纸器、与所述推纸器传动连接的推纸传动机构、与所述推纸传动机构连接的伺服电机以及与所述伺服电机连接的伺服驱动器；

3、所述推纸定位控制系统包括控制器、信号适配电路、输入侧位置检测组件、输出侧位置检测组件、存储器和人机交互装置；

4、所述信号适配电路连接于所述控制器与所述伺服驱动器之间；

5、所述输入侧位置检测组件与所述伺服电机的输出轴、所述推纸传动机构的输入轴或所述伺服驱动器的编码器分频输出端连接；

6、所述输出侧位置检测组件包括沿所述推纸方向设置的直线标尺以及与所述直线标尺配合的读数头，所述直线标尺和所述读数头中的一者固定于所述机架，另一者与所述推纸器连接，所述读数头的信号输出端与所述控制器连接；

7、所述存储器和所述人机交互装置分别与所述控制器连接，所述存储器内存储有定位补偿参数表，所述定位补偿参数表根据所述输入侧位置检测组件的检测结果换算得到的输入侧等效位移与所述输出侧位置检测组件检测得到的推纸器实际位置之间的偏差建立；

8、所述控制器根据预设裁刀基准位置和经所述人机交互装置输入的目标裁切尺寸确定理论推纸位置，并根据所述理论推纸位置对应的定位补偿参数确定补偿目标位置，所述控制器经所述信号适配电路向所述伺服驱动器输出使所述推纸器向所述补偿目标位置移动的粗定位控制信号；

9、所述伺服驱动器输出到位信号后，所述控制器根据所述推纸器实际位置与所述补偿目标位置之间的位置偏差，经所述信号适配电路向所述伺服驱动器输出修正脉冲组。

10、进一步地，所述信号适配电路包括依次连接的信号输入电路、光电隔离电路、脉冲整形电路和输出转换电路；

11、所述信号输入电路与所述控制器的脉冲输出端和方向输出端连接，所述输出转换电路与所述伺服驱动器的位置指令输入端连接；

12、所述信号适配电路还包括状态信号隔离电路，所述状态信号隔离电路连接于所述伺服驱动器的到位信号输出端和报警信号输出端与所述控制器之间。

13、进一步地，所述输入侧位置检测组件包括设置于所述伺服电机输出轴或所述推纸传动机构输入轴上的旋转编码器，所述旋转编码器的信号输出端与所述控制器连接。

14、进一步地，所述输入侧位置检测组件包括脉冲计数接口，所述脉冲计数接口连接于所述伺服驱动器的编码器分频输出端与所述控制器之间。

15、进一步地，所述输出侧位置检测组件为磁栅式直线位置检测组件或光栅式直线位置检测组件；

16、所述直线标尺固定于与所述推纸器的移动路径平行的机架安装面，所述读数头通过读数头安装座与所述推纸器连接；

17、所述读数头安装座上设有沿所述读数头与所述直线标尺之间的间隙方向延伸的调节孔，所述读数头安装座通过穿设于所述调节孔内的紧固件与所述推纸器连接。

18、进一步地，还包括沿所述推纸方向间隔设置于所述机架上的第一基准检测件和第二基准检测件，所述推纸器上设置有分别与所述第一基准检测件和所述第二基准检测件配合的触发件；

19、所述第一基准检测件和所述第二基准检测件分别与所述控制器连接，所述第一基准检测件对应于所述推纸器的坐标基准位置，所述第一基准检测件与所述第二基准检测件之间具有预设基准距离。

20、进一步地，所述推纸器的有效移动行程被划分为多个连续的位置区段，所述定位补偿参数表包括分别对应于各所述位置区段的第一方向补偿参数和第二方向补偿参数；

21、所述控制器根据所述理论推纸位置所在的位置区段以及所述推纸器到达所述补偿目标位置时的规划运动方向，调用对应的第一方向补偿参数或第二方向补偿参数；

22、所述理论推纸位置位于相邻两个标定位置之间时，所述控制器根据所述相邻两个标定位置对应的定位补偿参数确定所述理论推纸位置对应的定位补偿量。

23、进一步地，所述控制器内设置有预设逼近方向；

24、当所述推纸器由当前位置移动至所述补偿目标位置所需的运动方向与所述预设逼近方向一致时，所述控制器控制所述推纸器沿所述预设逼近方向移动至所述补偿目标位置；

25、当所述推纸器由当前位置移动至所述补偿目标位置所需的运动方向与所述预设逼近方向相反时，所述控制器控制所述推纸器沿与所述预设逼近方向相反的方向越过所述补偿目标位置预设越位距离，再沿所述预设逼近方向返回至所述补偿目标位置。

26、本发明还提供了一种切纸机推纸定位控制方法，应用于包括推纸器、推纸传动机构、伺服电机和伺服驱动器的切纸机，包括如下步骤：

27、s1，根据预设裁刀基准位置和目标裁切尺寸确定理论推纸位置；

28、s2，根据所述理论推纸位置所在的位置区段以及推纸器到达所述理论推纸位置时的规划运动方向，从定位补偿参数表中调用对应的定位补偿参数，并根据所述理论推纸位置和所述定位补偿参数确定补偿目标位置；

29、s3，控制器经连接于所述控制器与所述伺服驱动器之间的信号适配电路向所述伺服驱动器输出粗定位控制信号，使所述伺服电机通过所述推纸传动机构带动所述推纸器向所述补偿目标位置移动；

30、s4，在所述伺服驱动器输出到位信号后，通过设置于所述推纸传动机构输出侧的输出侧位置检测组件获取所述推纸器的实际位置；

31、s5，根据所述推纸器的实际位置与所述补偿目标位置之间的位置偏差生成修正脉冲组，并经所述信号适配电路将所述修正脉冲组输出至所述伺服驱动器；

32、s6，每输出一组所述修正脉冲组后重新获取所述推纸器的实际位置，在所述推纸器的实际位置与所述补偿目标位置之间的位置偏差处于预设定位误差范围内时结束定位；在修正次数达到预设次数且所述位置偏差仍超出所述预设定位误差范围时，停止输出所述修正脉冲组并输出定位异常信号。

33、进一步地；所述定位补偿参数表按照如下步骤建立：

34、控制所述推纸器到达坐标基准位置，对输入侧位置检测组件和输出侧位置检测组件进行坐标基准统一；

35、在所述推纸器的有效移动行程内设置多个标定位置，并分别控制所述推纸器沿相反的第一运动方向和第二运动方向到达各所述标定位置；

36、获取所述输入侧位置检测组件在各所述标定位置的检测结果，根据预设传动换算关系将所述检测结果换算为输入侧等效位移，并通过所述输出侧位置检测组件获取所述推纸器在各所述标定位置的实际位置；

37、根据各所述标定位置对应的输入侧等效位移与推纸器实际位置之间的偏差，分别建立对应于所述第一运动方向的第一方向补偿参数和对应于所述第二运动方向的第二方向补偿参数。

38、与现有技术相比，本发明通过信号适配电路将控制器与切纸机原有伺服驱动器连接，能够在保留原有伺服电机、伺服驱动器及推纸传动机构的基础上完成控制系统改造，减少对旧式切纸机原有机械结构和动力系统的改动；

39、通过输入侧位置检测组件获取推纸传动机构输入侧的运动量，并通过输出侧位置检测组件直接获取推纸器的实际位置，根据输入侧等效位移与推纸器实际位置之间的偏差建立定位补偿参数表，从而能够对推纸传动机构产生的传动误差进行补偿。