一种无基材双面胶模切速度视觉调节系统的制作方法

本发明涉及自动化传动控制，尤其涉及一种无基材双面胶模切速度视觉调节系统。

背景技术：

1、无基材双面胶因其特殊的贴合性能被广泛应用于电子组装与精密制造领域，但在退卷与牵引工艺中，由于该材料缺乏支撑基材且具有显著的非线性粘弹性特征，在承受动态张力时容易发生微观的拉伸形变，同时受传动辊面摩擦状态变化的影响，材料在传动过程中也常伴随局部的打滑与相对相位偏移现象。

2、现有的卷绕张力控制方案大多采用单一的转矩反馈或固定的恒速比例调节，未能将复杂的拉伸形变与打滑相位误差进行物理层面的有效解耦与独立核算，导致控制系统在应对突发打滑或材料非线性受力时容易产生调节滞后与补偿叠加干扰，难以持续保障高精度工艺下整体张力控制的稳定性。

技术实现思路

1、为了弥补以上不足，本发明提供了一种无基材双面胶模切速度视觉调节系统，旨在改善现有技术未能将复杂的拉伸形变与打滑相位误差进行物理层面的有效解耦与独立核算的问题。

2、本发明提供了如下技术方案，一种无基材双面胶模切速度视觉调节系统，包括：

3、惯量建模模块，通信连接分别设置于放料轴与牵引辊组的传感器，获取编码器脉冲及线速度信号，推算实时放料卷径并建立动力学模型，输出转动惯量参数以及所述实时放料卷径；

4、视觉阵列模块，通过图像采集设备抓取模切工位的无基材双面胶图像，基于所述无基材双面胶上预设的周期性检测标志提取多个特征点，输出多点阵列坐标集；

5、特征重构模块，接收所述多点阵列坐标集，依据预设的位置约束条件剔除所述多点阵列坐标集中的离群坐标点，并进行坐标拟合，输出拓扑重构坐标集；

6、误差解耦模块，接收所述拓扑重构坐标集，提取所述拓扑重构坐标集的质心并与预设的虚拟参考轴位置进行对比，输出打滑相位误差，同时计算所述拓扑重构坐标集内各点间相对距离增量，输出拉伸形变误差；

7、前馈解算模块，接收所述打滑相位误差并结合所述转动惯量参数以及所述实时放料卷径，前馈解算出扭矩补偿指令，并基于所述拉伸形变误差解算出速比调节指令；

8、差速执行模块，包含所述牵引辊组及驱动单元，所述驱动单元接收所述扭矩补偿指令，驱动所述牵引辊组进行相位补偿，并依据所述速比调节指令对所述牵引辊组进行差速控制。

9、优选的，惯量建模模块中，所述推算实时放料卷径并建立动力学模型，输出转动惯量参数以及所述实时放料卷径具体包括以下步骤：

10、解析所述编码器脉冲，获取所述放料轴的实时角速度，并将所述实时角速度与所述线速度信号进行比值运算，解算出实时放料卷径；

11、提取物料密度、物料宽度以及空芯卷径参数，并将所述物料密度、所述物料宽度、所述空芯卷径参数以及所述实时放料卷径作为输入参量，建立动力学模型；

12、通过所述动力学模型解算出实时动态质量，并基于所述实时动态质量与所述实时放料卷径推算出物料变动惯量，将所述物料变动惯量与机械固定转动惯量进行求和运算，输出所述转动惯量参数以及所述实时放料卷径。

13、优选的，视觉阵列模块中，所述提取多个特征点，输出多点阵列坐标集包括以下步骤：

14、对所述无基材双面胶图像进行灰度转化与形态学滤波处理，生成目标图像；

15、通过灰度梯度算子提取所述目标图像中对应所述周期性检测标志的像素轮廓集合，并按照像素采样步长在所述像素轮廓集合上提取所述多个特征点；

16、获取所述多个特征点在所述目标图像中的坐标，利用相机标定矩阵将所述坐标转换为二维物理坐标，组合生成多点阵列坐标集。

17、优选的，特征重构模块中，所述进行坐标拟合，输出拓扑重构坐标集包括以下步骤：

18、依据所述位置约束条件剔除所述多点阵列坐标集中的离群坐标点，并针对剔除后的所述多点阵列坐标集进行拟合运算，构建连续曲线方程；

19、提取所述连续曲线方程中对应所述周期性检测标志的特征极值点作为物理锚定基准，并依据周期内部分度步长在所述连续曲线方程上进行离散化迭代求解，重新映射迭代求解出的各坐标点之间的拓扑邻接关系，生成多个标定坐标点；

20、提取所述多个标定坐标点的二维空间坐标，按照所述拓扑邻接关系进行矩阵序列化编排，输出拓扑重构坐标集。

21、优选的，误差解耦模块中，所述提取所述拓扑重构坐标集的质心并与预设的虚拟参考轴位置进行对比，输出打滑相位误差包括以下步骤：

22、对所述拓扑重构坐标集进行算术平均运算，确定几何质心坐标；

23、提取所述虚拟参考轴位置的基准相位坐标，并将所述几何质心坐标与所述基准相位坐标进行差值运算，解算出位置偏移向量；

24、基于所述实时放料卷径将所述位置偏移向量换算为角度偏转增量，并将所述角度偏转增量映射至所述放料轴的机械旋转角空间中，解算出实时相位错位量，输出打滑相位误差。

25、优选的，误差解耦模块中，所述同时计算所述拓扑重构坐标集内各点间相对距离增量，输出拉伸形变误差具体包括以下步骤：

26、提取所述拓扑重构坐标集内相邻坐标点之间的实时距离，建立多点距离序列；

27、提取无应力状态下各所述特征点之间的初始基准距离，将所述多点距离序列中的各组所述实时距离与所述初始基准距离进行减法差分运算，提取出所述相对距离增量；

28、基于所述相对距离增量计算实时线性延伸率，输出拉伸形变误差。

29、优选的，前馈解算模块中，所述前馈解算出扭矩补偿指令，并基于所述拉伸形变误差解算出速比调节指令具体包括以下步骤：

30、将所述打滑相位误差输入跟踪微分器中进行微分重构，解算出目标旋转角加速度，并将所述目标旋转角加速度与所述转动惯量参数进行乘积运算，解算出动态轴向扭矩；

31、获取所述牵引辊组的物理半径，将所述实时放料卷径与所述物理半径进行比值运算，解算出实时传动比；

32、利用所述实时传动比将所述动态轴向扭矩折算至所述牵引辊组侧，生成扭矩补偿指令；

33、将所述拉伸形变误差引入弹性形变-速度比例映射矩阵中，求解出速度补偿系数；

34、获取所述牵引辊组的基准速度比，将所述基准速度比与所述速度补偿系数进行复合运算，合成速比调节指令。

35、优选的，差速执行模块中，所述驱动所述牵引辊组进行相位补偿，并依据所述速比调节指令对所述牵引辊组进行差速控制具体包括以下步骤：

36、将所述扭矩补偿指令转换为动态校正电流信号；

37、解析所述速比调节指令，计算出所述牵引辊组中的各牵引辊之间的目标速度滑差率，并依据所述目标速度滑差率配置所述各牵引辊的稳态运行转速；

38、将所述稳态运行转速作为设定值输入至所述驱动单元的速度环控制器，并将所述动态校正电流信号作为前馈电流信号叠加至所述速度环控制器的输出端，输入至所述驱动单元的电流环控制器进行级联控制。

39、本发明具有如下有益效果：

40、1、本发明中，通过对无基材双面胶退卷过程中的打滑相位误差与拉伸形变误差进行独立解耦计算，将抽象的物理形变转化为具体的扭矩补偿与速比调节指令，有效克服了非线性粘弹性材料易拉伸与易偏移的工艺缺陷，提升了动态卷绕过程中的整体张力控制稳定性。

41、2、本发明中，结合实时估算的放料端转动惯量与动态卷径对目标旋转角加速度进行前馈折算，并将生成的补偿指令以电流信号形式直接注入牵引辊伺服驱动底层的级联控制环，降低了系统的传动惯性滞后，提升了微小打滑发生时的瞬态补偿响应速度。

42、3、本发明中，基于多项式拟合解算出的补偿系数配置牵引辊组的目标速度滑差率，利用相邻牵引辊间的微小相对转速差对材料施加精确的独立转速控制，平稳释放了胶膜内部因过度拉伸累积的形变应力，保障了多辊协同传动时的稳态加工精度。