R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统及方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201310324058.7

申请日:

2013.07.29

公开号:

CN103365241A

公开日:

2013.10.23

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效IPC(主分类):G05B 19/18申请日:20130729|||公开

IPC分类号:

G05B19/18; H01F41/02

主分类号:

G05B19/18

申请人:

上海埃斯凯变压器有限公司

发明人:

王勇; 李锐华; 李豪; 胡波; 沈春华; 汤伟荣; 林峰; 杨剑雄

地址:

200126 上海市浦东新区上南路3327号

优先权:

2012.09.26 CN 201210365174.9

专利代理机构:

上海脱颖律师事务所 31259

代理人:

李强

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内容摘要

本发明公开了一种R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征在于,包括:开料控制器,用于控制开料刀具,使开料刀具按照设定的方向旋转以切割设定形状的料带;宽度测量装置,所述宽度测量装置用于测量开料后的料带的宽度,并将宽度数据传输至开料控制器;开料控制器将宽度数据与理论数据进行对比以计算误差;开料控制器根据计算的误差控制开料刀具运动,以减小或消除误差。本发明安装简单、稳定性好、使用寿命长,并且图像处理模式灵活和数据采样率可调、补偿精度高,开出废料少、开料速度高。整个控制系统实现全数字化设计,大大提高了系统的可靠性、灵活性,并降低了系统维护的难度。

权利要求书

1.  一种R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征在于,包括:开料控制器,用于控制开料刀具,使开料刀具按照设定的方向旋转以切割设定形状的料带;
宽度测量装置,所述宽度测量装置用于测量开料后的料带的宽度,并将宽度数据传输至开料控制器;开料控制器将宽度数据与理论数据进行对比以计算误差;开料控制器根据计算的误差控制开料刀具运动,以减小或消除误差。

2.
  根据权利要求1所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,所述的宽度测量装置包括:
图像处理系统,用于料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并提供一定数据采样率的宽度信号数据采集与发送;所述图像处理系统与开料控制器通信连接;
成像装置,所述成像装置为图像处理系统提供原始图像信号;所述成像装置与所述图像处理系统通信连接;
所述开料控制器接收图像处理系统输送的宽度信号数据;并将实测宽度与理论宽度进行对比,以计算宽度误差;开料控制器根据计算的宽度误差控制开料刀具,使其切割的料带减小或消除误差。

3.
  根据权利要求2所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,所述成像装置包括工业相机镜头和背光光源;所述背光光源与相机镜头分别设置于料带两侧。

4.
  根据权利要求3所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,还包括伺服驱动器、伺服电机、刀架平移机构、开料刀具及测长传感器;所述工业相机镜头与背光光源直接安装在开料机机架上,开料加工后的料带置于工业相机镜头与背光光源之间;工业相机镜头通过数据线与图像处理系统相连接;图像处理系统通过RS-485总线与开料控制器相连接;开料控制器通过控制电缆与伺服驱动器输入端相连接,伺服驱动器输出通过输出控制电缆与伺服电机输入相连接;伺服电机输出轴直接与刀架平移机构输入轴相连接;开料刀具直接安装在刀架平移机构上。

5.
  根据权利要求4所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,所述的伺服驱动器接受开料控制器的运动控制指令,通过驱动伺服电机将料带加工宽度位置信息转换为伺服电机的旋转角度运动;所述的刀架平移机构用于将伺服电机的旋转运动转换为开料刀具横向运动的直线平移运动,实时平移至曲线料带加工宽度位置处,完成开料加工工艺;所述的开料刀具切割由料带喂入机构输送的料带材料,加工成所需形状的曲线料带。

6.
  根据权利要求1所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,所述的开料控制器,一是依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,形成开料加工的给定信号;二是进行开料加工曲线动态补偿,该补偿方法是通过在宽度测量装置给出的料带曲线实际宽度测量信息,在每一个料带加工周期内计算并记录一个完整铁芯料带长度的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,进行修正与补偿,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿。

7.
  根据权利要求权利要求4所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,还包括厚度传感器,所述的厚度传感器检测料带厚度并送入料带控制器,通过计算,对开料曲线理论值进行修正;所述的长度传感器检测加工料带的长度并送入料带控制器,根据料带长度与开料宽度的位置对应关系,以确定开料加工时曲线料带的宽度,并根据料带宽度实际测量值与理论值的误差变化情况进行动态补偿。

8.
  根据权利要求权利要求4所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,还包括开卷机构、卷绕机构、喂入机构、废料拖动装置及拖料牵引机构中之一或两个以上。

9.
  R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制方法,其特征是,一是依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,形成开料加工的给定信号;二是进行开料加工曲线动态补偿,该补偿方法是通过在宽度测量装置给出的料带曲线实际宽度测量信息,在每一个料带加工周期内计算并记录一个完整铁芯料带长度的料带曲线宽度数据,并与 上个周期内的开料曲线数据进行比较,进行修正与补偿,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿。

说明书

R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统及方法
技术领域
本发明涉及的是一种变压器磁性铁芯开料加工技术领域的装置,具体涉及的是一种R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统及方法。
背景技术
R型铁芯变压器是国外20世纪80年代发展起来的一种新型变压器,其铁芯是由一根连续的、宽窄不一的硅钢带卷绕而成,经退火处理和浸漆处理,一次成型,铁心不需切割。绕组骨架做成拼装式圆筒状,绕组直接在R型铁芯上绕制而成。R型铁芯变压器与传统变压器相比具有结构简单、空载电流小、体积小、重量轻、材料省、漏磁小、损耗小、温升低、噪声低、安全性好等优点,已经广泛应用于电力、电子信息、装备制造等领域。而R型圆截面卷铁芯的加工制造质量直接关系到变压器产品性能的好坏。
从R型铁芯的制造工艺来看,R型铁芯生产设备是由开料机、卷绕机等设备组成,开料机按长宽函数关系裁剪出的带形准确性,是保证生产出符合圆度要求铁心的重要因素之一、卷绕机在卷绕过程中能否保证硅钢带一直处于中心位置,也将影响到铁心截面的的圆度。
经过对现有文献检索发现,文献1(中国机械工程,第14卷20期:1745-1748,2003)和文献2(变压器,第39卷2期:18-20,2002)主要针对R型变压器铁芯加工的卷绕成形加工工艺方法进行了研究,主要涉及卷绕成形设备的结构及控制系统,并未涉及R型变压器铁芯开料加工工艺和方法。又经检索,文献3(工业仪表与自动化装置,第5期:40-42/87,2009)研究了可应用于高速R型矽钢片曲线开料系统控制的硬件方案及其软件算法,文献仅针对R型铁芯开料曲线理论计算方法进行了简单描述,但并未给出在实际开料加工时的料带宽度动态补偿控制方法。
经过对现有技术的检索发现,专利申请号201010185711.2记载了一种“R型变压器铁芯展开带数控剪裁曲线补正方法”,该技术主要通过对R型铁芯展开带数控裁剪曲线补正方法中的相关参数进行修正,从而实现对铁芯质量和截面直径补正,解决的还是铁芯截面直径的理论计算精度问题,并未在实现方案上给出 具体实施方法。经查询,文献4(R型铁芯变压器曲线开料机控制系统研究,上海大学硕士论文,2010)通过剪裁控制系统优缺点的分析,所描述的曲线开料机的裁剪控制系统采用特殊的机构和电子凸轮功能来实现对曲线裁剪的控制,具体原理是通过控制计算机负责输出控制剪切机构动作数据,并把控制数据转化成控制前后刀架运动的控制信号,最后把带材裁剪成指定形状的带材,但该系统存在开料曲线难于实时修正,刀架运动只是通过生成的控制数据进行控制实现的,对宽度等反馈数据难于进行实时控制。依据系统中刀架机构的结构特点,对铁芯料带的宽度控制实质上是一个开环控制,并未能实现对料带宽度的闭环控制。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种R型变压器开料加工料带宽度动态补偿控制系统。
本发明是通过以下技术方案实现的:
一种R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征在于,包括:
开料控制器,用于控制开料刀具,使开料刀具按照设定的方向旋转以切割设定形状的料带;
宽度测量装置,所述宽度测量装置用于测量开料后的料带的宽度,并将宽度数据传输至开料控制器;开料控制器将宽度数据与理论数据进行对比以计算误差;开料控制器根据计算的误差控制开料刀具运动,以减小或消除误差。
优选地是,所述的宽度测量装置包括:
图像处理系统,用于料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并提供一定数据采样率的宽度信号数据采集与发送;所述图像处理系统与开料控制器通信连接;
成像装置,所述成像装置为图像处理系统提供原始图像信号;所述成像装置与所述图像处理系统通信连接;
所述开料控制器接收图像处理系统输送的宽度信号数据;并将实测宽度与理论宽度进行对比,以计算宽度误差;开料控制器根据计算的宽度误差控制开料刀具,使其切割的料带减小或消除误差。
优选地是,所述成像装置包括工业相机镜头和背光光源;所述背光光源与相机镜头分别设置于料带两侧。
优选地是,还包括伺服驱动器、伺服电机、刀架平移机构、开料刀具及测长 传感器;所述工业相机镜头与背光光源直接安装在开料机机架上,开料加工后的料带置于工业相机镜头与背光光源之间;工业相机镜头通过数据线与图像处理系统相连接;图像处理系统通过RS-485总线与开料控制器相连接;开料控制器通过控制电缆与伺服驱动器输入端相连接,伺服驱动器输出通过输出控制电缆与伺服电机输入相连接;伺服电机输出轴直接与刀架平移机构输入轴相连接;开料刀具直接安装在刀架平移机构上。
优选地是,所述的伺服驱动器接受开料控制器的运动控制指令,通过驱动伺服电机将料带加工宽度位置信息转换为伺服电机的旋转角度运动;所述的开料刀架平移机构用于将伺服电机的旋转运动转换为开料刀具横向运动的直线平移运动,实时平移至曲线料带加工宽度位置处,完成开料加工工艺;所述的开料刀具切割由料带喂入机构输送的料带材料,加工成所需形状的曲线料带。
优选地是,所述的开料控制器,一是依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,形成开料加工的给定信号;二是进行开料加工曲线动态补偿,该补偿方法是通过在宽度测量装置给出的料带曲线实际宽度测量信息,在每一个料带加工周期内计算并记录一个完整铁芯料带长度的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,进行修正与补偿,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿。
优选地是,还包括厚度传感器,所述的厚度传感器检测料带厚度并送入料带控制器,通过计算,对开料曲线理论值进行修正;所述的长度传感器检测加工料带的长度并送入料带控制器,根据料带长度与开料宽度的位置对应关系,以确定开料加工时曲线料带的宽度,并根据料带宽度实际测量值与理论值的误差变化情况进行动态补偿。
优选地是,还包括开卷机构、卷绕机构、喂入机构、废料拖动装置及拖料牵引机构中之一或两个以上。
所述的背光光源,为获取料带图像提供成像光源。
所述的工业相机镜头,主要完成曲线料带的成像,为图像处理系统提供原始图像信号。
所述的图像处理系统,主要完成料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度 数据,并提供一定数据采样率的宽度信号数据采集与发送。
所述的开卷机构为开料时输送未加工的料带,料带卷直接装载在开卷机构旋转轴上面,送出的料带通过张力辊送入喂入机构入口,其中张力辊起到平衡料带张力的作用。
所述的开料喂入机构接受张力辊输送的料带并压紧料带,为开料刀具提供平稳运动的料带。
所述的开料刀具切割由料带喂入机构输送的料带材料,加工成所需形状的曲线料带。
所述的开料刀架平移机构用于将伺服电机驱动的旋转运动转换为开料刀具横向运动的直线平移运动,实时平移至曲线料带加工宽度位置处,完成开料加工工艺。
所述的伺服驱动器接受开料控制器的运动控制指令,通过驱动伺服电机将料带加工宽度位置信息转换为伺服电机的旋转角度运动。
所述的开料控制器,通过接收图像处理系统给出的料带曲线实际宽度信息,通过计算,发出驱动伺服电机旋转角度运动指令;另外通过控制料带卷绕机构,实现曲线料带的正常卷绕。
所述的厚度传感器检测料带厚度并送入料带控制器,通过计算,对开料曲线理论值进行修正。
所述的长度传感器检测加工料带的长度并送入料带控制器,根据料带长度与开料宽度的位置对应关系,以确定开料加工时曲线料带的宽度。
所述的废料拖动装置主要完成开料加工后的废料收集。
所述的拖料牵引机构主要提供开料加工所需拖动料带牵引动力,控制开料系统的加工速度。
本发明通过以下方式进行工作:开料机系统根据开料加工工艺参数进行工作。在基本开料系统启动时,开料控制器根据所加工的R型变压器铁芯规格,通过R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料曲线的理论值,当开料控制器检测到开料机各机构准备工作就绪后,就可以直接启动工作。整个工作分为两个阶段:第一阶段为复位阶段,主要是确定料带加工的起始位置,长度传感器计数清零,开料刀具平移到料带曲线起始宽度位置处,为正常开料加工工作做好准备;第二阶段为正常曲线开料加工阶段,此阶段工作过程为:在一个料带长度加工周期内,依 据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并由开料控制器生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,开料加工时开料控制器根据长度传感器检测到的长度信息,直接查表获得料带曲线宽度数据,然后经过计算转换成伺服电机旋转的的角度信息,再依据伺服控制电子凸轮,将伺服电机旋转角度位置转换成脉冲信息直接输出给伺服驱动器,驱动伺服电机,通过刀架平移机构将电机旋转运动变换为加工刀具的横向直线运动,带动开料刀具平移至料带所需宽度位置处,从而完成开料加工过程。
本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种R型变压器开料加工料带宽度动态补偿控制方法。
本发明是通过以下技术方案实现的:
R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制方法,其特征是,一是依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,形成开料加工的给定信号;二是进行开料加工曲线动态补偿,该补偿方法是通过在宽度测量装置给出的料带曲线实际宽度测量信息,在每一个料带加工周期内计算并记录一个完整铁芯料带长度的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,进行修正与补偿,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿。
现有技术中,虽然伺服电机本身的角度运动控制可以实现闭环控制,但开料刀具与伺服电机之间含有机械耦合机构,因此机械传动装置间隙会带来机械累计误差,开料刀具的平移量(实际的料带宽度)与伺服电机的旋转角度(理论宽度信息)之间存在一定的误差,也就是说,现有技术并不能补偿由于机械传动装置带来的料带加工误差,本质上是一个料带曲线开料加工开环系统,因此,本发明设计一种基于图像处理的料带曲线宽度在线检测系统,通过工业相机镜头实时检测开料料带宽度,经过图像处理系统,计算出实际料带的宽度信息,并通过RS-485总线发送给开料控制器,这样一个料带长度加工周期内记录下所有的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,并进行适当修正,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿,达到提高变压器铁芯加工质量的目的。
本发明在基本R型变压器开料机设备的基础上增加一个料带宽度图像实时检测系统,在料带加工过程中,在刀具出口处对加工后的料带进行实时成像,经过图像处理获取铁芯料带的宽度信息,并通过通讯方式传给加工刀具伺服进给机构,实现对料带加工宽度的在线补偿和控制,最终提高R型变压器铁芯料带加工质量的目的。
与现有技术相比,本发明开料曲线宽度动态补偿系统独立于开料控制系统,其应用将不受开料机类型(单根料带裁剪加工与双料带套裁加工)的限制;动态补偿参数在线可调,即料带宽度实时检测精度、数据采样率和控制周期可任意调整和控制,以适应不同铁芯料带曲线加工的要求;由于料带宽度在线检测系统采用非接触方式,使设计的料带宽度动态补偿系统安装简单、稳定性好、使用寿命长,并且图像处理模式灵活和数据采样率可调、补偿精度高,开出废料少、开料速度高。整个控制系统实现全数字化设计,大大提高了系统的可靠性、灵活性,并降低了系统维护的难度。
附图说明
图1为本发明系统结构示意图。
图2为实施例效果示意图;
图3为实施例测试效果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
本发明中,第一开料刀具与第二开料刀具合称开料刀具。第一背光光源与第二背光光源合称背光光源。第一工业相机镜头与第二工业相机镜头合称工业相机镜头。第一镜头数据线与第二镜头数据线合称镜头数据线。第一料带曲料与第二料带曲料合称料带曲料。第一料带曲料卷绕圆盘与第二料带曲料卷绕圆盘合称料带曲料卷绕圆盘。第一控制电缆、第二控制电缆、第三控制电缆和第四控制电缆合称控制电缆。第一平移机构与第二平移机构合称平移机构。第一伺服电机与第二伺服电机合称伺服电机。第一伺服电机驱动器与第二伺服电机驱动器合称伺服电机驱动器。
如图1所示,本实施例包括:开料控制器1、图像处理系统2、开卷机构3、张力辊4、喂入机构5、长度传感器6、第一开料刀具7、第二开料刀具8、第一背光光源9、第一工业相机镜头10、第一镜头数据线11、第一料带曲料12、第二料带曲料13、第二工业相机镜头14、第二背光光源15、第二镜头数据线16、传动张力辊17、RS-485总线18、料带牵引机构19、卷绕张力辊20、第一料带曲料卷绕圆盘21、第二料带曲料卷绕圆盘22、卷绕传动轴23、卷绕电机24、第一控制电缆25、第二控制电缆26、料带牵引电机27、废料拖动电机28、控制电缆29、废料卷绕机构30、第一平移机构31、第一伺服电机32、第一伺服电机驱动器33、第三控制电缆34、第二平移机构35、第二伺服电机36、第二伺服电机驱动器37、第四控制电缆38、料带厚度传感器39。
其中:第一工业相机镜头10、第二工业相机镜头14与第一背光光源9、第二背光光源15直接安装在开料机机架上,开料加工后第一料带曲料12置于第一工业相机镜头10与第一背光光源9之间,第二料带曲料13置于第二工业相机镜头14与第二背光光源15之间。第一工业相机镜头10通过第一镜头数据线11与图像处理系统2相连接。第二工业相机镜头14通过第二镜头数据线16与图像处理系统2相连接。图像处理系统2通过RS-485总线18与开料控制器1相连接;开料控制器1通过第三控制电缆34与第一伺服电机驱动器33输入端相连接,第一伺服电机驱动器33输出通过输出控制电缆与第一伺服电机32输入相连接;第一伺服电机32输出轴直接与第一平移机构31输入轴相连接。第二开料刀具8直接安装在第二平移机构31上。同时开料控制器1又通过第四控制电缆38与第二伺服电机驱动器37输入端相连接,第二伺服电机驱动器37输出通过输出控制电缆与第二伺服电机36输入相连接;第二伺服电机36输出轴直接与第二平移机构35输入轴相连接,第二开料刀具7直接安装在第二平移机构35上。
所述的第一背光光源9、第二背光光源15,为获取料带图像提供成像光源。
所述的第一工业相机镜头10、第二工业相机镜头14,主要完成曲线料带的成像,为图像处理系统提供原始图像信号。
所述的图像处理系统1,主要完成料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并提供一定数据采样率的宽度信号数据采集与发送。
所述的开卷机构3为开料时输送未加工的料带,料带卷直接装载在开卷机构旋转轴上,送出的料带通过张力辊4送到喂入机构5入口,其中张力辊4起到平 衡料带张力的作用。
所述的开料喂入机构5接受张力辊4输送的料带并压紧料带,为第一开料刀具7提供平稳运动的料带。
所述的第一开料刀具7、第二开料刀具8切割由料带喂入机构5输送的料带材料,加工成所需形状的曲线料带。
所述的开料第一平移机构31、第二平移机构35用于将第一伺服电机32、第一伺服电机36的旋转运动转换为第一开料刀具7、第二开料刀具8横向运动的直线平移运动,实时平移至第一料带曲料12、第二料带曲料13加工宽度位置处,以完成料带的曲线开料加工。
所述的第一伺服电机驱动器33、第二伺服电机驱动器37分别接受开料控制器1的运动控制指令,通过驱动第一伺服电机32、第二伺服电机36将料带加工宽度位置信息转换为伺服电机的旋转角度运动。
所述的开料控制器1,通过接收图像处理系统2给出的第一料带曲料12、第二料带曲料13的料带曲线实际宽度信息,通过计算,发出驱动伺服电机旋转角度运动指令。
所述的料带卷绕机构包括第一料带曲料卷绕圆盘21、第二料带曲料卷绕圆盘22,通过卷绕传动轴23直接与卷绕电机24连接,卷绕电机24经过第一控制电缆25接受开料控制器1的控制指令,完成曲线料带的正常卷绕。
所述的厚度传感器39检测料带厚度并送入料带控制器1,通过计算,对开料曲线理论值进行修正。
所述的长度传感器6检测加工料带的长度并送入料带控制器,根据料带长度与开料宽度的位置对应关系,以确定开料加工时第一料带曲料12、第一料带曲料13的曲线料带宽度。
所述的废料拖动装置主要包括废料拖动电机28、控制电缆29、废料卷绕机构30,废料卷绕机构30直接与废料拖动电机28连接,废料拖动电机28通过控制电缆29与开料控制器1相连接并接受其控制指令,主要完成开料加工后的废料收集。
所述的拖料牵引机构19和牵引电机27输出轴直接相连,牵引电机27利用第二控制电缆26和开料控制器1相连,并接受开料控制器1的控制指令,主要提供开料加工拖动料带动力源,并能根据需要控制开料系统的加工速度。
本实施例中开料设备根据事先设定的开料加工工艺参数进行工作。在基本开料系统启动时,本实施例中的开料控制器1根据所加工的R型变压器铁芯规格,通过R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料曲线的理论值,当开料控制器1检测到开料机各机构准备工作就绪后,就可以直接启动工作。整个工作分为两个阶段:第一阶段为复位阶段,主要是确定料带加工的起始位置,长度传感器计数清零,第一开料刀具7、第二开料刀具8平移到料带曲线起始宽度位置处,为正常开料加工工作做好准备;第二阶段为正常曲线开料加工阶段,此阶段工作过程为:在加工起机后第一个铁芯曲线料带时,依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出曲线料带的理论曲线,并由开料控制器1生成料带1曲料12、料带2曲料13的开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,开料加工时开料控制器1根据长度传感器6检测到的长度信息,直接读取料带宽度数据表获得第一料带曲料12、第二料带曲料13的料带曲线宽度数据,然后经过计算转换成第一伺服电机32、第二伺服电机36旋转的角度信息,再依据伺服控制电子凸轮功能,将第一伺服电机32、第二伺服电机36旋转角度位置转换成脉冲信息直接输出给第一伺服电机驱动器33、第二伺服电机驱动器37,然后直接驱动第一伺服电机32、第二伺服电机36,通过开料第一平移机构31、第一平移机构35将电机旋转运动变换为加工刀具的横向直线运动,带动第一开料刀具7、第二开料刀具8平移至料带所需宽度位置处,从而完成一个铁芯料带开料加工过程。
在系统中可以看出,第一伺服电机32、第二伺服电机36本身的角度运动控制可以实现闭环控制,但第一开料刀具7、第二开料刀具8与第一伺服电机32、第二伺服电机36之间通过机械传动机构第一刀架平移机构31、第二刀架平移机构35连接,因此机械传动装置间隙会带来机械累计误差,第一开料刀具7、第二开料刀具8的平移量(实际的料带宽度)与第一伺服电机32、第二伺服电机36的旋转运动(理论宽度信息)之间存在一定的误差,也就是说,现有技术并不能补偿由于机械传动装置带来的料带加工误差,本质上是一个料带曲线开料加工开环系统。为此,本实施例中通过第一背光光源9、第二背光光源15,为获取料带图像提供成像光源;通过第一工业相机镜头10、第二工业相机镜头14,完成曲线料带的成像,为获取料带宽度信息提供原始图像信号;通过图像处理系统1完成料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并通过RS-485总线18 发送给开料控制器1,这样一个料带长度加工周期内记录下所有的料带曲线宽度数据,并与上个开料加工周期内的开料曲线数据进行比较,并进行适当修正,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用(即替代前述的第二阶段正常曲线开料加工阶段中的开料加工料带曲线宽度数据表),从而实现开料曲线宽度动态补偿,以此类推,周而复始,以保证和提高变压器铁芯开料加工质量。
本实施例通过实验方法进行了验证,验证环境为:双料带套裁加工开料机(最高车速120m/min)。图2、图3所示为上述实施例测试效果图。本实施例能够在R型变压器铁芯开料过程中在线设定补偿参数,以适应不同产品加工的需要;并且在开料过程中能够在线显示料带实际曲线和数据,通过查看补偿效果,及时调整开料工艺参数,提高R型变压器铁芯开料加工精度、减少产品废品率,大大提高生产效率。

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1、(10)申请公布号 CN 103365241 A(43)申请公布日 2013.10.23CN103365241A*CN103365241A*(21)申请号 201310324058.7(22)申请日 2013.07.29201210365174.9 2012.09.26 CNG05B 19/18(2006.01)H01F 41/02(2006.01)(71)申请人上海埃斯凯变压器有限公司地址 200126 上海市浦东新区上南路3327号(72)发明人王勇 李锐华 李豪 胡波沈春华 汤伟荣 林峰 杨剑雄(74)专利代理机构上海脱颖律师事务所 31259代理人李强(54) 发明名称R型变压器铁芯开。

2、料曲线动态补偿控制系统及方法(57) 摘要本发明公开了一种R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征在于,包括:开料控制器,用于控制开料刀具,使开料刀具按照设定的方向旋转以切割设定形状的料带;宽度测量装置,所述宽度测量装置用于测量开料后的料带的宽度,并将宽度数据传输至开料控制器;开料控制器将宽度数据与理论数据进行对比以计算误差;开料控制器根据计算的误差控制开料刀具运动,以减小或消除误差。本发明安装简单、稳定性好、使用寿命长,并且图像处理模式灵活和数据采样率可调、补偿精度高,开出废料少、开料速度高。整个控制系统实现全数字化设计,大大提高了系统的可靠性、灵活性,并降低了系统维护的难度。(66)。

3、本国优先权数据(51)Int.Cl.权利要求书2页 说明书7页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书2页 说明书7页 附图2页(10)申请公布号 CN 103365241 ACN 103365241 A1/2页21.一种R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征在于,包括:开料控制器,用于控制开料刀具,使开料刀具按照设定的方向旋转以切割设定形状的料带;宽度测量装置,所述宽度测量装置用于测量开料后的料带的宽度,并将宽度数据传输至开料控制器;开料控制器将宽度数据与理论数据进行对比以计算误差;开料控制器根据计算的误差控制开料刀具运动,以减小或消除误差。2.根。

4、据权利要求1所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,所述的宽度测量装置包括:图像处理系统,用于料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并提供一定数据采样率的宽度信号数据采集与发送;所述图像处理系统与开料控制器通信连接;成像装置,所述成像装置为图像处理系统提供原始图像信号;所述成像装置与所述图像处理系统通信连接;所述开料控制器接收图像处理系统输送的宽度信号数据;并将实测宽度与理论宽度进行对比,以计算宽度误差;开料控制器根据计算的宽度误差控制开料刀具,使其切割的料带减小或消除误差。3.根据权利要求2所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,所述成像装置包括工业相机。

5、镜头和背光光源;所述背光光源与相机镜头分别设置于料带两侧。4.根据权利要求3所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,还包括伺服驱动器、伺服电机、刀架平移机构、开料刀具及测长传感器;所述工业相机镜头与背光光源直接安装在开料机机架上,开料加工后的料带置于工业相机镜头与背光光源之间;工业相机镜头通过数据线与图像处理系统相连接;图像处理系统通过RS-485总线与开料控制器相连接;开料控制器通过控制电缆与伺服驱动器输入端相连接,伺服驱动器输出通过输出控制电缆与伺服电机输入相连接;伺服电机输出轴直接与刀架平移机构输入轴相连接;开料刀具直接安装在刀架平移机构上。5.根据权利要求4所述的R型变。

6、压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,所述的伺服驱动器接受开料控制器的运动控制指令,通过驱动伺服电机将料带加工宽度位置信息转换为伺服电机的旋转角度运动;所述的刀架平移机构用于将伺服电机的旋转运动转换为开料刀具横向运动的直线平移运动,实时平移至曲线料带加工宽度位置处,完成开料加工工艺;所述的开料刀具切割由料带喂入机构输送的料带材料,加工成所需形状的曲线料带。6.根据权利要求1所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,所述的开料控制器,一是依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度。

7、数据表,形成开料加工的给定信号;二是进行开料加工曲线动态补偿,该补偿方法是通过在宽度测量装置给出的料带曲线实际宽度测量信息,在每一个料带加工周期内计算并记录一个完整铁芯料带长度的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,进行修正与补偿,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿。7.根据权利要求权利要求4所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,还包括厚度传感器,所述的厚度传感器检测料带厚度并送入料带控制器,通过计算,权 利 要 求 书CN 103365241 A2/2页3对开料曲线理论值进行修正;所述的长度传感器检测加。

8、工料带的长度并送入料带控制器,根据料带长度与开料宽度的位置对应关系,以确定开料加工时曲线料带的宽度,并根据料带宽度实际测量值与理论值的误差变化情况进行动态补偿。8.根据权利要求权利要求4所述的R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征是,还包括开卷机构、卷绕机构、喂入机构、废料拖动装置及拖料牵引机构中之一或两个以上。9.R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制方法,其特征是,一是依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,形成开料加工的给定信号;二是进行开料加工曲线动态补偿,该补偿方法是通过在。

9、宽度测量装置给出的料带曲线实际宽度测量信息,在每一个料带加工周期内计算并记录一个完整铁芯料带长度的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,进行修正与补偿,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿。权 利 要 求 书CN 103365241 A1/7页4R 型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统及方法技术领域0001 本发明涉及的是一种变压器磁性铁芯开料加工技术领域的装置,具体涉及的是一种R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统及方法。背景技术0002 R型铁芯变压器是国外20世纪80年代发展起来的一种新型变压器,其铁芯是由一根连续的、。

10、宽窄不一的硅钢带卷绕而成,经退火处理和浸漆处理,一次成型,铁心不需切割。绕组骨架做成拼装式圆筒状,绕组直接在R型铁芯上绕制而成。R型铁芯变压器与传统变压器相比具有结构简单、空载电流小、体积小、重量轻、材料省、漏磁小、损耗小、温升低、噪声低、安全性好等优点,已经广泛应用于电力、电子信息、装备制造等领域。而R型圆截面卷铁芯的加工制造质量直接关系到变压器产品性能的好坏。0003 从R型铁芯的制造工艺来看,R型铁芯生产设备是由开料机、卷绕机等设备组成,开料机按长宽函数关系裁剪出的带形准确性,是保证生产出符合圆度要求铁心的重要因素之一、卷绕机在卷绕过程中能否保证硅钢带一直处于中心位置,也将影响到铁心截面。

11、的的圆度。0004 经过对现有文献检索发现,文献1(中国机械工程,第14卷20期:1745-1748,2003)和文献2(变压器,第39卷2期:18-20,2002)主要针对R型变压器铁芯加工的卷绕成形加工工艺方法进行了研究,主要涉及卷绕成形设备的结构及控制系统,并未涉及R型变压器铁芯开料加工工艺和方法。又经检索,文献3(工业仪表与自动化装置,第5期:40-42/87,2009)研究了可应用于高速R型矽钢片曲线开料系统控制的硬件方案及其软件算法,文献仅针对R型铁芯开料曲线理论计算方法进行了简单描述,但并未给出在实际开料加工时的料带宽度动态补偿控制方法。0005 经过对现有技术的检索发现,专利申。

12、请号201010185711.2记载了一种“R型变压器铁芯展开带数控剪裁曲线补正方法”,该技术主要通过对R型铁芯展开带数控裁剪曲线补正方法中的相关参数进行修正,从而实现对铁芯质量和截面直径补正,解决的还是铁芯截面直径的理论计算精度问题,并未在实现方案上给出具体实施方法。经查询,文献4(R型铁芯变压器曲线开料机控制系统研究,上海大学硕士论文,2010)通过剪裁控制系统优缺点的分析,所描述的曲线开料机的裁剪控制系统采用特殊的机构和电子凸轮功能来实现对曲线裁剪的控制,具体原理是通过控制计算机负责输出控制剪切机构动作数据,并把控制数据转化成控制前后刀架运动的控制信号,最后把带材裁剪成指定形状的带材,但。

13、该系统存在开料曲线难于实时修正,刀架运动只是通过生成的控制数据进行控制实现的,对宽度等反馈数据难于进行实时控制。依据系统中刀架机构的结构特点,对铁芯料带的宽度控制实质上是一个开环控制,并未能实现对料带宽度的闭环控制。发明内容0006 本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种R型变压器开料加工料带宽度动说 明 书CN 103365241 A2/7页5态补偿控制系统。0007 本发明是通过以下技术方案实现的:0008 一种R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制系统,其特征在于,包括:0009 开料控制器,用于控制开料刀具,使开料刀具按照设定的方向旋转以切割设定形状的料带;0010 宽度测量装置,所述。

14、宽度测量装置用于测量开料后的料带的宽度,并将宽度数据传输至开料控制器;开料控制器将宽度数据与理论数据进行对比以计算误差;开料控制器根据计算的误差控制开料刀具运动,以减小或消除误差。0011 优选地是,所述的宽度测量装置包括:0012 图像处理系统,用于料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并提供一定数据采样率的宽度信号数据采集与发送;所述图像处理系统与开料控制器通信连接;0013 成像装置,所述成像装置为图像处理系统提供原始图像信号;所述成像装置与所述图像处理系统通信连接;0014 所述开料控制器接收图像处理系统输送的宽度信号数据;并将实测宽度与理论宽度进行对比,以计算宽度误差;开料控制。

15、器根据计算的宽度误差控制开料刀具,使其切割的料带减小或消除误差。0015 优选地是,所述成像装置包括工业相机镜头和背光光源;所述背光光源与相机镜头分别设置于料带两侧。0016 优选地是,还包括伺服驱动器、伺服电机、刀架平移机构、开料刀具及测长传感器;所述工业相机镜头与背光光源直接安装在开料机机架上,开料加工后的料带置于工业相机镜头与背光光源之间;工业相机镜头通过数据线与图像处理系统相连接;图像处理系统通过RS-485总线与开料控制器相连接;开料控制器通过控制电缆与伺服驱动器输入端相连接,伺服驱动器输出通过输出控制电缆与伺服电机输入相连接;伺服电机输出轴直接与刀架平移机构输入轴相连接;开料刀具直。

16、接安装在刀架平移机构上。0017 优选地是,所述的伺服驱动器接受开料控制器的运动控制指令,通过驱动伺服电机将料带加工宽度位置信息转换为伺服电机的旋转角度运动;所述的开料刀架平移机构用于将伺服电机的旋转运动转换为开料刀具横向运动的直线平移运动,实时平移至曲线料带加工宽度位置处,完成开料加工工艺;所述的开料刀具切割由料带喂入机构输送的料带材料,加工成所需形状的曲线料带。0018 优选地是,所述的开料控制器,一是依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,形成开料加工的给定信号;二是进行开料加工曲。

17、线动态补偿,该补偿方法是通过在宽度测量装置给出的料带曲线实际宽度测量信息,在每一个料带加工周期内计算并记录一个完整铁芯料带长度的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,进行修正与补偿,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿。0019 优选地是,还包括厚度传感器,所述的厚度传感器检测料带厚度并送入料带控制器,通过计算,对开料曲线理论值进行修正;所述的长度传感器检测加工料带的长度并送入料带控制器,根据料带长度与开料宽度的位置对应关系,以确定开料加工时曲线料带的宽说 明 书CN 103365241 A3/7页6度,并根据料带宽度实际测。

18、量值与理论值的误差变化情况进行动态补偿。0020 优选地是,还包括开卷机构、卷绕机构、喂入机构、废料拖动装置及拖料牵引机构中之一或两个以上。0021 所述的背光光源,为获取料带图像提供成像光源。0022 所述的工业相机镜头,主要完成曲线料带的成像,为图像处理系统提供原始图像信号。0023 所述的图像处理系统,主要完成料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并提供一定数据采样率的宽度信号数据采集与发送。0024 所述的开卷机构为开料时输送未加工的料带,料带卷直接装载在开卷机构旋转轴上面,送出的料带通过张力辊送入喂入机构入口,其中张力辊起到平衡料带张力的作用。0025 所述的开料喂入机构接受张。

19、力辊输送的料带并压紧料带,为开料刀具提供平稳运动的料带。0026 所述的开料刀具切割由料带喂入机构输送的料带材料,加工成所需形状的曲线料带。0027 所述的开料刀架平移机构用于将伺服电机驱动的旋转运动转换为开料刀具横向运动的直线平移运动,实时平移至曲线料带加工宽度位置处,完成开料加工工艺。0028 所述的伺服驱动器接受开料控制器的运动控制指令,通过驱动伺服电机将料带加工宽度位置信息转换为伺服电机的旋转角度运动。0029 所述的开料控制器,通过接收图像处理系统给出的料带曲线实际宽度信息,通过计算,发出驱动伺服电机旋转角度运动指令;另外通过控制料带卷绕机构,实现曲线料带的正常卷绕。0030 所述的。

20、厚度传感器检测料带厚度并送入料带控制器,通过计算,对开料曲线理论值进行修正。0031 所述的长度传感器检测加工料带的长度并送入料带控制器,根据料带长度与开料宽度的位置对应关系,以确定开料加工时曲线料带的宽度。0032 所述的废料拖动装置主要完成开料加工后的废料收集。0033 所述的拖料牵引机构主要提供开料加工所需拖动料带牵引动力,控制开料系统的加工速度。0034 本发明通过以下方式进行工作:开料机系统根据开料加工工艺参数进行工作。在基本开料系统启动时,开料控制器根据所加工的R型变压器铁芯规格,通过R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料曲线的理论值,当开料控制器检测到开料机各机构准备工作就绪后,就可以。

21、直接启动工作。整个工作分为两个阶段:第一阶段为复位阶段,主要是确定料带加工的起始位置,长度传感器计数清零,开料刀具平移到料带曲线起始宽度位置处,为正常开料加工工作做好准备;第二阶段为正常曲线开料加工阶段,此阶段工作过程为:在一个料带长度加工周期内,依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并由开料控制器生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,开料加工时开料控制器根据长度传感器检测到的长度信息,直接查表获得料带曲线宽度数据,然后经过计算转换成伺服电机旋转的的角度信息,再依据伺服控制电子凸轮,将伺服电机旋转角度位置转换成脉冲信息直接输。

22、出给伺服驱动器,驱动伺说 明 书CN 103365241 A4/7页7服电机,通过刀架平移机构将电机旋转运动变换为加工刀具的横向直线运动,带动开料刀具平移至料带所需宽度位置处,从而完成开料加工过程。0035 本发明针对现有技术存在的上述不足,提供一种R型变压器开料加工料带宽度动态补偿控制方法。0036 本发明是通过以下技术方案实现的:0037 R型变压器铁芯开料曲线动态补偿控制方法,其特征是,一是依据R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料理论曲线,并生成开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,形成开料加工的给定信号;二是进行开料加工曲线动态补偿。

23、,该补偿方法是通过在宽度测量装置给出的料带曲线实际宽度测量信息,在每一个料带加工周期内计算并记录一个完整铁芯料带长度的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,进行修正与补偿,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿。0038 现有技术中,虽然伺服电机本身的角度运动控制可以实现闭环控制,但开料刀具与伺服电机之间含有机械耦合机构,因此机械传动装置间隙会带来机械累计误差,开料刀具的平移量(实际的料带宽度)与伺服电机的旋转角度(理论宽度信息)之间存在一定的误差,也就是说,现有技术并不能补偿由于机械传动装置带来的料带加工误差,本质上是一个料。

24、带曲线开料加工开环系统,因此,本发明设计一种基于图像处理的料带曲线宽度在线检测系统,通过工业相机镜头实时检测开料料带宽度,经过图像处理系统,计算出实际料带的宽度信息,并通过RS-485总线发送给开料控制器,这样一个料带长度加工周期内记录下所有的料带曲线宽度数据,并与上个周期内的开料曲线数据进行比较,并进行适当修正,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用,从而实现开料曲线宽度动态补偿,达到提高变压器铁芯加工质量的目的。0039 本发明在基本R型变压器开料机设备的基础上增加一个料带宽度图像实时检测系统,在料带加工过程中,在刀具出口处对加工后的料带进行实时成像,经过图像处理获取铁。

25、芯料带的宽度信息,并通过通讯方式传给加工刀具伺服进给机构,实现对料带加工宽度的在线补偿和控制,最终提高R型变压器铁芯料带加工质量的目的。0040 与现有技术相比,本发明开料曲线宽度动态补偿系统独立于开料控制系统,其应用将不受开料机类型(单根料带裁剪加工与双料带套裁加工)的限制;动态补偿参数在线可调,即料带宽度实时检测精度、数据采样率和控制周期可任意调整和控制,以适应不同铁芯料带曲线加工的要求;由于料带宽度在线检测系统采用非接触方式,使设计的料带宽度动态补偿系统安装简单、稳定性好、使用寿命长,并且图像处理模式灵活和数据采样率可调、补偿精度高,开出废料少、开料速度高。整个控制系统实现全数字化设计,。

26、大大提高了系统的可靠性、灵活性,并降低了系统维护的难度。附图说明0041 图1为本发明系统结构示意图。0042 图2为实施例效果示意图;0043 图3为实施例测试效果图。说 明 书CN 103365241 A5/7页8具体实施方式0044 下面结合附图对本发明的实施例作详细说明:本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施,给出了详细的实施方式和具体的操作过程,但本发明的保护范围不限于下述的实施例。0045 本发明中,第一开料刀具与第二开料刀具合称开料刀具。第一背光光源与第二背光光源合称背光光源。第一工业相机镜头与第二工业相机镜头合称工业相机镜头。第一镜头数据线与第二镜头数据线合称镜头数据线。第。

27、一料带曲料与第二料带曲料合称料带曲料。第一料带曲料卷绕圆盘与第二料带曲料卷绕圆盘合称料带曲料卷绕圆盘。第一控制电缆、第二控制电缆、第三控制电缆和第四控制电缆合称控制电缆。第一平移机构与第二平移机构合称平移机构。第一伺服电机与第二伺服电机合称伺服电机。第一伺服电机驱动器与第二伺服电机驱动器合称伺服电机驱动器。0046 如图1所示,本实施例包括:开料控制器1、图像处理系统2、开卷机构3、张力辊4、喂入机构5、长度传感器6、第一开料刀具7、第二开料刀具8、第一背光光源9、第一工业相机镜头10、第一镜头数据线11、第一料带曲料12、第二料带曲料13、第二工业相机镜头14、第二背光光源15、第二镜头数据。

28、线16、传动张力辊17、RS-485总线18、料带牵引机构19、卷绕张力辊20、第一料带曲料卷绕圆盘21、第二料带曲料卷绕圆盘22、卷绕传动轴23、卷绕电机24、第一控制电缆25、第二控制电缆26、料带牵引电机27、废料拖动电机28、控制电缆29、废料卷绕机构30、第一平移机构31、第一伺服电机32、第一伺服电机驱动器33、第三控制电缆34、第二平移机构35、第二伺服电机36、第二伺服电机驱动器37、第四控制电缆38、料带厚度传感器39。0047 其中:第一工业相机镜头10、第二工业相机镜头14与第一背光光源9、第二背光光源15直接安装在开料机机架上,开料加工后第一料带曲料12置于第一工业相机。

29、镜头10与第一背光光源9之间,第二料带曲料13置于第二工业相机镜头14与第二背光光源15之间。第一工业相机镜头10通过第一镜头数据线11与图像处理系统2相连接。第二工业相机镜头14通过第二镜头数据线16与图像处理系统2相连接。图像处理系统2通过RS-485总线18与开料控制器1相连接;开料控制器1通过第三控制电缆34与第一伺服电机驱动器33输入端相连接,第一伺服电机驱动器33输出通过输出控制电缆与第一伺服电机32输入相连接;第一伺服电机32输出轴直接与第一平移机构31输入轴相连接。第二开料刀具8直接安装在第二平移机构31上。同时开料控制器1又通过第四控制电缆38与第二伺服电机驱动器37输入端相。

30、连接,第二伺服电机驱动器37输出通过输出控制电缆与第二伺服电机36输入相连接;第二伺服电机36输出轴直接与第二平移机构35输入轴相连接,第二开料刀具7直接安装在第二平移机构35上。0048 所述的第一背光光源9、第二背光光源15,为获取料带图像提供成像光源。0049 所述的第一工业相机镜头10、第二工业相机镜头14,主要完成曲线料带的成像,为图像处理系统提供原始图像信号。0050 所述的图像处理系统1,主要完成料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并提供一定数据采样率的宽度信号数据采集与发送。0051 所述的开卷机构3为开料时输送未加工的料带,料带卷直接装载在开卷机构旋转轴上,送出的料带。

31、通过张力辊4送到喂入机构5入口,其中张力辊4起到平衡料带张力的作说 明 书CN 103365241 A6/7页9用。0052 所述的开料喂入机构5接受张力辊4输送的料带并压紧料带,为第一开料刀具7提供平稳运动的料带。0053 所述的第一开料刀具7、第二开料刀具8切割由料带喂入机构5输送的料带材料,加工成所需形状的曲线料带。0054 所述的开料第一平移机构31、第二平移机构35用于将第一伺服电机32、第一伺服电机36的旋转运动转换为第一开料刀具7、第二开料刀具8横向运动的直线平移运动,实时平移至第一料带曲料12、第二料带曲料13加工宽度位置处,以完成料带的曲线开料加工。0055 所述的第一伺服电。

32、机驱动器33、第二伺服电机驱动器37分别接受开料控制器1的运动控制指令,通过驱动第一伺服电机32、第二伺服电机36将料带加工宽度位置信息转换为伺服电机的旋转角度运动。0056 所述的开料控制器1,通过接收图像处理系统2给出的第一料带曲料12、第二料带曲料13的料带曲线实际宽度信息,通过计算,发出驱动伺服电机旋转角度运动指令。0057 所述的料带卷绕机构包括第一料带曲料卷绕圆盘21、第二料带曲料卷绕圆盘22,通过卷绕传动轴23直接与卷绕电机24连接,卷绕电机24经过第一控制电缆25接受开料控制器1的控制指令,完成曲线料带的正常卷绕。0058 所述的厚度传感器39检测料带厚度并送入料带控制器1,通。

33、过计算,对开料曲线理论值进行修正。0059 所述的长度传感器6检测加工料带的长度并送入料带控制器,根据料带长度与开料宽度的位置对应关系,以确定开料加工时第一料带曲料12、第一料带曲料13的曲线料带宽度。0060 所述的废料拖动装置主要包括废料拖动电机28、控制电缆29、废料卷绕机构30,废料卷绕机构30直接与废料拖动电机28连接,废料拖动电机28通过控制电缆29与开料控制器1相连接并接受其控制指令,主要完成开料加工后的废料收集。0061 所述的拖料牵引机构19和牵引电机27输出轴直接相连,牵引电机27利用第二控制电缆26和开料控制器1相连,并接受开料控制器1的控制指令,主要提供开料加工拖动料带。

34、动力源,并能根据需要控制开料系统的加工速度。0062 本实施例中开料设备根据事先设定的开料加工工艺参数进行工作。在基本开料系统启动时,本实施例中的开料控制器1根据所加工的R型变压器铁芯规格,通过R型铁芯展开带裁剪算法计算出开料曲线的理论值,当开料控制器1检测到开料机各机构准备工作就绪后,就可以直接启动工作。整个工作分为两个阶段:第一阶段为复位阶段,主要是确定料带加工的起始位置,长度传感器计数清零,第一开料刀具7、第二开料刀具8平移到料带曲线起始宽度位置处,为正常开料加工工作做好准备;第二阶段为正常曲线开料加工阶段,此阶段工作过程为:在加工起机后第一个铁芯曲线料带时,依据R型铁芯展开带裁剪算法计。

35、算出曲线料带的理论曲线,并由开料控制器1生成料带1曲料12、料带2曲料13的开料曲线数据,再依据开料曲线插值算法生成与料带长度信息对应的可用于开料加工料带曲线的宽度数据表,开料加工时开料控制器1根据长度传感器6检测到的长度信息,直接读取料带宽度数据表获得第一料带曲料12、第二料带曲料13的料带曲线宽度数据,然后经过计算转换成第一伺服电机32、第二伺服电机36旋转的角度信息,再依据伺服控制电子凸轮功能,说 明 书CN 103365241 A7/7页10将第一伺服电机32、第二伺服电机36旋转角度位置转换成脉冲信息直接输出给第一伺服电机驱动器33、第二伺服电机驱动器37,然后直接驱动第一伺服电机3。

36、2、第二伺服电机36,通过开料第一平移机构31、第一平移机构35将电机旋转运动变换为加工刀具的横向直线运动,带动第一开料刀具7、第二开料刀具8平移至料带所需宽度位置处,从而完成一个铁芯料带开料加工过程。0063 在系统中可以看出,第一伺服电机32、第二伺服电机36本身的角度运动控制可以实现闭环控制,但第一开料刀具7、第二开料刀具8与第一伺服电机32、第二伺服电机36之间通过机械传动机构第一刀架平移机构31、第二刀架平移机构35连接,因此机械传动装置间隙会带来机械累计误差,第一开料刀具7、第二开料刀具8的平移量(实际的料带宽度)与第一伺服电机32、第二伺服电机36的旋转运动(理论宽度信息)之间存。

37、在一定的误差,也就是说,现有技术并不能补偿由于机械传动装置带来的料带加工误差,本质上是一个料带曲线开料加工开环系统。为此,本实施例中通过第一背光光源9、第二背光光源15,为获取料带图像提供成像光源;通过第一工业相机镜头10、第二工业相机镜头14,完成曲线料带的成像,为获取料带宽度信息提供原始图像信号;通过图像处理系统1完成料带宽度测量的图像处理,获取料带的宽度数据,并通过RS-485总线18发送给开料控制器1,这样一个料带长度加工周期内记录下所有的料带曲线宽度数据,并与上个开料加工周期内的开料曲线数据进行比较,并进行适当修正,从而生成一个新的开料曲线宽度数据表,供加工下一个料带时调用(即替代前述的第二阶段正常曲线开料加工阶段中的开料加工料带曲线宽度数据表),从而实现开料曲线宽度动态补偿,以此类推,周而复始,以保证和提高变压器铁芯开料加工质量。0064 本实施例通过实验方法进行了验证,验证环境为:双料带套裁加工开料机(最高车速120m/min)。图2、图3所示为上述实施例测试效果图。本实施例能够在R型变压器铁芯开料过程中在线设定补偿参数,以适应不同产品加工的需要;并且在开料过程中能够在线显示料带实际曲线和数据,通过查看补偿效果,及时调整开料工艺参数,提高R型变压器铁芯开料加工精度、减少产品废品率,大大提高生产效率。说 明 书CN 103365241 A10。

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