一種實現開袋機實時檢測袋蓋邊沿的系統及不停頓送料方法
2023-05-12 13:32:51 1
一種實現開袋機實時檢測袋蓋邊沿的系統及不停頓送料方法
【專利摘要】本發明提供一種實現開袋機實時檢測袋蓋邊沿的系統及不停頓送料方法，以解決在高速進行縫製帶有袋蓋的口袋的過程中，精確檢測口袋蓋前、後邊沿，做到準確縫製口袋蓋的問題。本發明在現有的開袋機袋蓋檢測系統及控制流程的基礎上，通過引入FPGA邏輯電路檢測袋蓋傳感器狀態變化，以及採用能夠在驅動過程中修改驅動脈衝信號的運動控制晶片，在一次驅動電機後，實時響應FPGA的中斷信號，並通過相關控制算法，修改運動控制板的輸出脈衝數，達到在開袋機送料電機不停頓的前提下，精確檢測袋蓋邊沿的目的。
【專利說明】一種實現開袋機實時檢測袋蓋邊沿的系統及不停頓送料方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種實現開袋機實時檢測袋蓋邊沿的系統及不停頓送料方法。
【背景技術】
[0002]自動開袋機是一種能夠將已分解好的開口袋工序動作，按照既定合理的時序完成，從而在實現自動縫製口袋以及裁切口袋開口的自動化設備。目前開袋機電控系統的研發在國內還處於起步階段，仍存在許多技術上的關鍵點需要突破。其中，在高速進行縫製帶有袋蓋的口袋的過程中，精確檢測口袋蓋前、後邊沿，做到準確縫製口袋蓋，是保證開袋機工序運行流暢、提高機器自動化生產效率的重點和難點，也是開袋機電控系統中的一個重要的技術關鍵點。因此，在以往的開袋機運動控制方式的基礎上，我們研究並提出了一種更為簡易的實現開袋機實時檢測袋蓋邊沿且檢測過程中不停頓送料的控制方法，雖然在國外已有類似的技術，但在國內，目前仍然沒有類似技術的提出。
[0003]經過實際驗證，這種新的開袋機實時定位袋蓋邊沿且檢測過程中不停頓送料的控制方法，袋蓋邊沿檢測誤差在0.5mm之內，能夠滿足實際需求。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是:提供一種實現開袋機實時檢測袋蓋邊沿的不停頓送料方法，以提高自動開袋機縫製袋蓋的效率和流暢性。
[0005]本發明的技術方案是:本發明提出的袋蓋邊沿檢測系統，主要包括運動控制板、CPU、FPGA邏輯電路、袋蓋檢測傳感器、電機及其驅動器和運動部件；
[0006]所述CPU負責整個袋蓋邊沿檢測過程的控制；
[0007]所述FPGA邏輯電路監視袋蓋檢測傳感器的檢測信號變化，通過FPGA內部編寫的實時邏輯，根據袋蓋檢測傳感器的輸出信號變化，向CPU輸出相應的中斷信號；
[0008]所述運動控制板核心為運動控制晶片MCX314 ;運動控制板則負責接收CPU的運動控制命令，產生適合電機驅動器的控制信號、運動部件，如氣控閥的開關量控制信號，從而驅動電機和運動部件的動作；同時，運動控制板記錄各個電機的運行位置信息，並反饋給CPU，形成電機的閉環控制。由於運動控制晶片MCX314支持在驅動過程中改變輸出脈衝數和速度，因此可以實現袋蓋邊沿實時檢測。
[0009]採用上述系統進行不停頓送料的方法，帶動口袋蓋和縫料運行的電機所配套的驅動器，其控制方式為位置控制模式，即通過運動控制板每輸出一個脈衝，驅動器就會驅動電機帶動口袋蓋和縫料產生一個固定的位移S。因此，通過監測運動控制板已輸出的運動控制脈衝數n，即可折算出當前口袋蓋邊沿的相對位置為nX S。
[0010]基於上述系統進行不停頓送料的方法，具體包括如下步驟:
[0011]步驟一:在開始口袋縫製之前，CPU向運動控制板發送初始化命令，將運動控制板中的關於記錄運動控制板輸出脈衝數的寄存器置0，以方便口袋蓋實時監測過程中，通過讀取當前運動控制板輸出的脈衝數反映口袋蓋邊沿的實時位置；
[0012]步驟二:啟動送料電機進行口袋蓋縫製，進行一次啟動過程:
[0013]在進行完口袋蓋縫製的準備工作後，CPU會根據預設的送料速度和安全距離向運動控制板發送驅動命令，使運動控制板產生並輸出相對應的驅動脈衝，驅動送料電機攜口袋蓋向起縫位置運行。
[0014]由於事先無法確定所放置的口袋蓋距起縫位置的距離，故一次啟動過程中的安全距離的設置，一定要保證在正確放置口袋蓋的前提下，送料電機能夠攜口袋蓋前邊沿通過袋蓋檢測傳感器的正下方，且送料機構不能運行過遠，導致送料機構與開袋機後機架相撞。設送料機構最大運行距離為Smax (即送料機構不與後機架相撞的最大距離)，口袋放置時口袋前邊沿與袋蓋檢測器正下方的距離範圍為L±A，則安全距離Ssafe應滿足:(L-A)/s
\ 0Safe \0max °
[0015]步驟三:進行監測口袋蓋前邊沿過程:
[0016]在送料電機一次啟動之後，直到送料電機按照預設的安全距離和送料速度運行結束之前，CPU始終會等待FPGA檢測到口袋蓋前邊沿的中斷。
[0017]如果直至送料電機攜口袋蓋運行完安全距離，CPU仍未接收到FPGA檢測到口袋蓋前邊沿的中斷，則認為沒有放置口袋蓋，系統會報警並驅動送料電機運行至安全位置。
[0018]如果CPU接收到FPGA的檢測到口袋蓋前邊沿的中斷，則CPU會讀取運動控制板中的相關寄存器，讀取出此時運動控制板輸出的驅動脈衝數，折算成當前口袋蓋前邊沿已運行的位移Si。
[0019]步驟四:修改電機驅動脈衝數過程:
[0020]由於袋蓋檢測傳感器距起縫點之間的距離已知(機械安裝時，袋蓋檢測傳感器與機針之間的距離已經確定)，設為L1，且已求出當前口袋蓋前邊沿的位移S1，則本次口袋蓋從開始縫紉時到起縫點需要運行的距離Saii=SJL1，經過CPU將Saii折算出新的電機驅動脈衝數，並向運動控制板發送修改驅動脈衝數的命令。此時，以運動控制晶片MCX314為核心的運動控制板，便會在持續產生驅動脈衝的過程中，根據新折算出的驅動脈衝數繼續產生驅動脈衝，從而達到在電機不停轉的前提下，修改電機最終運行位移的效果，實現了自動開袋機實時定位袋蓋邊沿且檢測過程中不停頓送料的控制方法。
[0021]至此，已將口袋蓋前邊沿送至起縫點，開始進入開袋機縫製口袋的工作流程。待當前口袋蓋縫製完畢，如需繼續縫製口袋蓋，則在做完縫紉口袋蓋的準備工作後重新進入步驟二，直至所有口袋縫製完畢。
[0022]本發明的有益效果是:針對一些傳統袋蓋邊沿定位方法的不足，我們改進了袋蓋監測系統的組成，在原系統中增加了 FPGA邏輯電路，同時將袋蓋檢測傳感器的輸出信號接入其中。在袋蓋檢測傳感器的輸出信號發生變化時，通過FPGA內部編寫的實時邏輯，向運動控制板的CPU輸出相應的中斷信號。由於在定位袋蓋前邊沿的過程中，運動控制板的CPU只需要等待中斷信號，大大降低了在此過程中CPU資源的佔用，同時提高了袋蓋邊沿檢測的實時性。
[0023]同時，通過改變相應的運動控制算法，實現了送料電機在將口袋蓋送至起縫位置的過程中持續高速的運行，同時能夠根據當前電機轉速的不同進行相應的誤差補償。【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1為本實施例中提出的袋蓋邊沿檢測系統示意圖。
[0025]圖2為本實施例中提出的不停頓送料的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0026]參閱圖1，本實施例中的袋蓋邊沿檢測系統，主要包括運動控制板、CPU、FPGA邏輯電路、袋蓋檢測傳感器、電機及其驅動器和運動部件；
[0027]所述CPU負責整個袋蓋邊沿檢測過程的控制；
[0028]所述FPGA邏輯電路監視袋蓋檢測傳感器的檢測信號變化，通過FPGA內部編寫的實時邏輯，根據袋蓋檢測傳感器的輸出信號變化，向CPU輸出相應的中斷信號；
[0029]所述運動控制板核心為運動控制晶片MCX314 ;運動控制板則負責接收CPU的運動控制命令，產生適合電機驅動器的控制信號、運動部件，如氣控閥的開關量控制信號，從而驅動電機和運動部件的動作；同時，運動控制板記錄各個電機的運行位置信息，並反饋給CPU，形成電機的閉環控制。由於運動控制晶片MCX314支持在驅動過程中改變輸出脈衝數和速度，因此可以實現袋蓋邊沿實時檢測。
[0030]參閱圖2，採用上述系統進行不停頓送料的方法，帶動口袋蓋和縫料運行的電機所配套的驅動器，其控制方式為位置控制模式，即通過運動控制板每輸出一個脈衝，驅動器就會驅動電機帶動口袋蓋和縫料產生一個固定的位移S。因此，通過監測運動控制板已輸出的運動控制脈衝數n，即可折算出當前口袋蓋邊沿的相對位置為nXs。
[0031]基於上述系統進行不停頓送料的方法，具體包括如下步驟:
[0032]步驟一:在開始口袋縫製之如，CPU向運動控制板發送初始化命令，將運動控制板中的關於記錄運動控制板輸出脈衝數的寄存器置0，以方便口袋蓋實時監測過程中，通過讀取當前運動控制板輸出的脈衝數反映口袋蓋邊沿的實時位置；
[0033]步驟二:啟動送料電機進行口袋蓋縫製，進行一次啟動過程:
[0034]在進行完口袋蓋縫製的準備工作後，CPU會根據預設的送料速度和安全距離向運動控制板發送驅動命令，使運動控制板產生並輸出相對應的驅動脈衝，驅動送料電機攜口袋蓋向起縫位置運行。
[0035]由於事先無法確定所放置的口袋蓋距起縫位置的距離，故一次啟動過程中的安全距離的設置，一定要保證在正確放置口袋蓋的前提下，送料電機能夠攜口袋蓋前邊沿通過袋蓋檢測傳感器的正下方，且送料機構不能運行過遠，導致送料機構與開袋機後機架相撞。設送料機構最大運行距離為Smax (即送料機構不與後機架相撞的最大距離)，口袋放置時口袋前邊沿與袋蓋檢測器正下方的距離範圍為L±A，則安全距離Ssafe應滿足:(L-A)/s
\ 0Safe \0max °
[0036]步驟三:進行監測口袋蓋前邊沿過程:
[0037]在送料電機一次啟動之後，直到送料電機按照預設的安全距離和送料速度運行結束之前，CPU始終會等待FPGA檢測到口袋蓋前邊沿的中斷。
[0038]如果直至送料電機攜口袋蓋運行完安全距離，CPU仍未接收到FPGA檢測到口袋蓋前邊沿的中斷，則認為沒有放置口袋蓋，系統會報警並驅動送料電機運行至安全位置。
[0039]如果CPU接收到FPGA的檢測到口袋蓋前邊沿的中斷，則CPU會讀取運動控制板中的相關寄存器，讀取出此時運動控制板輸出的驅動脈衝數，折算成當前口袋蓋前邊沿已運行的位移Si。
[0040]步驟四:修改電機驅動脈衝數過程:
[0041]由於袋蓋檢測傳感器距起縫點之間的距離已知(機械安裝時，袋蓋檢測傳感器與機針之間的距離已經確定)，設為L1，且已求出當前口袋蓋前邊沿的位移S1，則本次口袋蓋從開始縫紉時到起縫點需要運行的距離Saii=SJL1，經過CPU將Saii折算出新的電機驅動脈衝數，並向運動控制板發送修改驅動脈衝數的命令。此時，以運動控制晶片MCX314為核心的運動控制板，便會在持續產生驅動脈衝的過程中，根據新折算出的驅動脈衝數繼續產生驅動脈衝，從而達到在電機不停轉的前提下，修改電機最終運行位移的效果，實現了自動開袋機實時定位袋蓋邊沿且檢測過程中不停頓送料的控制方法。
[0042]至此，已將口袋蓋前邊沿送至起縫點，開始進入開袋機縫製口袋的工作流程。待當前口袋蓋縫製完畢，如需繼續縫製口袋蓋，則在做完縫紉口袋蓋的準備工作後重新進入步驟二，直至所有口袋縫製完畢。
【權利要求】
1.袋蓋邊沿檢測系統，其特徵在於:主要包括運動控制板、CPU、FPGA邏輯電路、袋蓋檢測傳感器、電機及其驅動器和運動部件； 所述CPU負責整個袋蓋邊沿檢測過程的控制； 所述FPGA邏輯電路監視袋蓋檢測傳感器的檢測信號變化，通過FPGA內部編寫的實時邏輯，根據袋蓋檢測傳感器的輸出信號變化，向CPU輸出相應的中斷信號； 所述運動控制板核心為運動控制晶片MCX314 ;運動控制板則負責接收CPU的運動控制命令，產生適合電機驅動器的控制信號、運動部件，如氣控閥的開關量控制信號，從而驅動電機和運動部件的動作；同時，運動控制板記錄各個電機的運行位置信息，並反饋給CPU，形成電機的閉環控制。由於運動控制晶片MCX314支持在驅動過程中改變輸出脈衝數和速度，因此可以實現袋蓋邊沿實時檢測。 採用上述系統進行不停頓送料的方法，帶動口袋蓋和縫料運行的電機所配套的驅動器，其控制方式為位置控制模式，即通過運動控制板每輸出一個脈衝，驅動器就會驅動電機帶動口袋蓋和縫料產生一個固定的位移S。因此，通過監測運動控制板已輸出的運動控制脈衝數n，即可折算出當前口袋蓋邊沿的相對位置為nXs。
2.基於如權利要求1所述系統進行不停頓送料的方法，其特徵在於，具體包括如下步驟: 步驟一:在開始口袋縫製之前，CPU向運動控制板發送初始化命令，將運動控制板中的關於記錄運動控制板輸出脈衝數的寄存器置O，以方便口袋蓋實時監測過程中，通過讀取當前運動控制板輸出的脈衝數反映口袋蓋邊沿的實時位置； 步驟二:啟動送料電機進行口袋蓋縫製，進行一次啟動過程: 在進行完口袋蓋縫製的準備工作後，CPU會根據預設的送料速度和安全距離向運動控制板發送驅動命令，使運動控制板產生並輸出相對應的驅動脈衝，驅動送料電機攜口袋蓋向起縫位置運行。 由於事先無法確定所放置的口袋蓋距起縫位置的距離，故一次啟動過程中的安全距離的設置，一定要保證在正確放置口袋蓋的前提下，送料電機能夠攜口袋蓋前邊沿通過袋蓋檢測傳感器的正下方，且送料機構不能運行過遠，導致送料機構與開袋機後機架相撞。設送料機構最大運行距離為Smax (即送料機構不與後機架相撞的最大距離)，口袋放置時口袋前邊沿與袋蓋檢測器正下方的距離範圍為L±A，則安全距離Ssafe應滿足:(L-A) <Ssafe〈Smax。 步驟三:進行監測口袋蓋前邊沿過程: 在送料電機一次啟動之後，直到送料電機按照預設的安全距離和送料速度運行結束之前，CPU始終會等待FPGA檢測到口袋蓋前邊沿的中斷。 如果直至送料電機攜口袋蓋運行完安全距離，CPU仍未接收到FPGA檢測到口袋蓋前邊沿的中斷，則認為沒有放置口袋蓋，系統會報警並驅動送料電機運行至安全位置。 如果CPU接收到FPGA的檢測到口袋蓋前邊沿的中斷，則CPU會讀取運動控制板中的相關寄存器，讀取出此時運動控制板輸出的驅動脈衝數，折算成當前口袋蓋前邊沿已運行的位移Si。 步驟四:修改電機驅動脈衝數過程: 由於袋蓋檢測傳感器距起縫點之間的距離已知(機械安裝時，袋蓋檢測傳感器與機針之間的距離已經確定)，設為L1，且已求出當前口袋蓋前邊沿的位移S1，則本次口袋蓋從開始縫紉時到起縫點需要運行的距離Saii=SJL1，經過CPU將Saii折算出新的電機驅動脈衝數，並向運動控制板發送修改驅動脈衝數的命令。此時，以運動控制晶片MCX314為核心的運動控制板，便會在持續產生驅動脈衝的過程中，根據新折算出的驅動脈衝數繼續產生驅動脈衝，從而達到在電機不停轉的前提下，修改電機最終運行位移的效果，實現了自動開袋機實時定位袋蓋邊沿且檢測過程中不停頓送料的控制方法。 至此，已將口袋蓋前邊沿送至起縫點，開始進入開袋機縫製口袋的工作流程。待當前口袋蓋縫製完畢，如需繼續縫製口袋蓋，則在做完縫紉口袋蓋的準備工作後重新進入步驟二，直至所有口袋縫製完畢。
【文檔編號】B65B51/07GK103625879SQ201310647778
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】姚振軒, 常鐸, 梁敏, 李教練 申請人:中國船舶重工集團公司第七〇五研究所