專利名稱：金屬板帶在線定點(diǎn)標(biāo)印的控制系統(tǒng)與方法
本

發(fā)明內(nèi)容
屬于機(jī)械設(shè)備控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種金屬板帶在線連續(xù)標(biāo)印的控制系統(tǒng)與方法，根據(jù)該控制系統(tǒng)與方法可使帶材在先標(biāo)印后橫剪成板片的生產(chǎn)工藝條件下保證標(biāo)印印跡與板片的端部相對位置不隨剪切定尺長度和機(jī)組工作速度的變化而改變。
在鋼板生產(chǎn)特別是不銹鋼鋼板生產(chǎn)中，生產(chǎn)廠家為防假冒，通常都要求在鋼板的確定位置處標(biāo)印出本張鋼板的鋼號、尺寸規(guī)格、生產(chǎn)批號、生產(chǎn)廠名和商標(biāo)等內(nèi)容。標(biāo)印工序一般都安排在橫剪機(jī)組中連續(xù)、自動地進(jìn)行。標(biāo)印方式有膠字模滾印、膠字模壓印和較先進(jìn)的噴印方式。
目前公知的鋼板在線連續(xù)標(biāo)印的方法有兩種，其一是先將鋼板板帶橫剪成板片再進(jìn)行標(biāo)印，可保證在每張鋼板上標(biāo)印一個(gè)印跡且印跡與鋼板端部的相對位置固定不變；另一種方法是在鋼帶被橫剪成板片前連續(xù)標(biāo)印(一般都采用輥印方法)，即先將標(biāo)印印跡按一定的間隔連續(xù)標(biāo)印在鋼帶上，然后再將鋼帶橫剪成板片，以此保證在每張鋼板上都至少有一個(gè)完整的標(biāo)印印跡，這種方法雖簡單易行，但印跡位置和數(shù)量都無法有效控制。
在不銹鋼生產(chǎn)過程中，由于對產(chǎn)品的高品質(zhì)和高檔次要求，每張鋼板只能在確定的位置上進(jìn)行一次有效標(biāo)印，又由于在不銹鋼生產(chǎn)時(shí)要求板片之間必須附襯保護(hù)紙或保護(hù)膜，而襯紙(或布膜)工序又必須是在橫剪之前進(jìn)行，因此必然要形成先標(biāo)印再襯紙(或布膜)最后再剪切成板材這樣一種生產(chǎn)工藝布局。
橫剪生產(chǎn)中還有一項(xiàng)特殊的要求就是隨機(jī)取樣，即在連續(xù)生產(chǎn)過程中飛剪機(jī)根據(jù)取樣指令剪出一塊確定長度的短定尺鋼板，用于材質(zhì)的檢驗(yàn)。這也就要求標(biāo)印控制系統(tǒng)能夠在取樣指令發(fā)出后迅即跟隨作出反應(yīng)，防止隨機(jī)取樣打亂標(biāo)印位置控制的節(jié)奏和精度。
本發(fā)明的目的在于提出一種金屬板帶在線定點(diǎn)標(biāo)印的控制系統(tǒng)與方法，它可使橫剪生產(chǎn)機(jī)組設(shè)備在先標(biāo)印后剪切的生產(chǎn)工藝條件下實(shí)現(xiàn)印跡位置在每一張鋼板上相對固定，既不隨剪切定尺長度和機(jī)組速度的變化而變化，也不受隨機(jī)取樣的影響而變化，該控制系統(tǒng)與方法同時(shí)還可以方便地對生產(chǎn)機(jī)組剪切及標(biāo)印的規(guī)格參數(shù)等進(jìn)行人工設(shè)定和干預(yù)。
以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明內(nèi)容加以說明。


圖1為本發(fā)明所述定點(diǎn)標(biāo)印控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理示意圖。
圖2為帶有標(biāo)印及布膜襯紙生產(chǎn)工藝的橫剪機(jī)組段的示意圖。
圖3～5為三種根據(jù)剪切定尺長度及鋼板標(biāo)印開噴點(diǎn)至噴印機(jī)噴嘴距離等參數(shù)確定控制數(shù)學(xué)模型的原理圖。
本發(fā)明所述的定點(diǎn)標(biāo)印控制系統(tǒng)如圖1所示，它包括飛剪機(jī)定尺控制系統(tǒng)7、噴印機(jī)控制系統(tǒng)8和上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)9三部分。其中飛剪機(jī)定尺控制系統(tǒng)7由飛剪定尺控制計(jì)算機(jī)71、飛剪機(jī)電氣傳動控制系統(tǒng)72和飛剪測長用光電編碼器73組成，飛剪定尺控制計(jì)算機(jī)71根據(jù)控制模型和設(shè)定長度對飛剪機(jī)5進(jìn)行重復(fù)剪切動作的控制，并可以根據(jù)取樣剪切指令完成一次變換定尺剪切，它在飛剪機(jī)每次剪切時(shí)發(fā)出一個(gè)基準(zhǔn)脈沖信號供定點(diǎn)標(biāo)印使用；電氣傳動控制系統(tǒng)72用于根據(jù)剪切指令驅(qū)動飛剪機(jī)動作。噴印機(jī)控制系統(tǒng)8由用于定長噴印的測長光電編碼器84、用于根據(jù)測長光電編碼器檢測信號及上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)9基準(zhǔn)脈沖信號對噴印機(jī)發(fā)出噴印指令的噴印內(nèi)容和定長噴印控制計(jì)算機(jī)81、用于根據(jù)噴印指令驅(qū)動噴印頭動作的噴印機(jī)電氣控制系統(tǒng)82組成。噴印控制計(jì)算機(jī)81可以獨(dú)立完成標(biāo)印內(nèi)容的控制，通過編碼器監(jiān)測帶鋼運(yùn)行速度以保證噴印字符和圖形不會因機(jī)組運(yùn)行速度的變化而變形，并可根據(jù)設(shè)定長度進(jìn)行定長標(biāo)印。上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)用于根據(jù)工藝參數(shù)完成控制模型運(yùn)算并能夠?qū)︼w剪定尺控制系統(tǒng)和噴印機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行綜合控制，協(xié)調(diào)兩者的動作順序，最終完成定點(diǎn)標(biāo)印與定長剪切。系統(tǒng)中飛剪定尺控制計(jì)算機(jī)71和噴印控制計(jì)算機(jī)81的輸入/輸出端均與上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)9的輸入/輸出端聯(lián)通。圖1中序號10為被剪切金屬帶材。
本發(fā)明所述的控制方法包括兩部分內(nèi)容。
一、根據(jù)剪切定尺長度和相關(guān)工藝參數(shù)確定上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)定點(diǎn)標(biāo)印控制數(shù)學(xué)模型以及取樣控制數(shù)學(xué)模型。
1、根據(jù)剪切定尺長度和相關(guān)工藝參數(shù)確定定點(diǎn)標(biāo)印控制數(shù)學(xué)模型。
帶有標(biāo)印及布膜襯紙生產(chǎn)工藝的橫剪機(jī)組段的示意圖如附圖2所示，圖中序號分別表示1——標(biāo)印設(shè)備(噴印機(jī))；2——布膜襯紙機(jī)；3——膜開卷機(jī)；4——紙開卷機(jī)；5——飛剪機(jī)；6——垛板機(jī)；10——被剪切的金屬帶材。根據(jù)附圖2所示可得到附圖3中標(biāo)出的噴印機(jī)1噴嘴位置SP點(diǎn)到飛剪機(jī)5切口位置SF點(diǎn)的示意圖，并得到下式ΔS＝S-nL.........................................(1)式(1)中S為噴印機(jī)噴嘴SP到飛剪機(jī)切點(diǎn)SF的直線距離；L為設(shè)定剪切鋼板長度；ΔS為不足一個(gè)定尺長度的余長；n是不為零的正整數(shù)；nL為整倍數(shù)定尺長度。
若設(shè)每張鋼板標(biāo)印開噴點(diǎn)到鋼板端部的距離為A，A是可人工設(shè)定并可隨時(shí)改變的一個(gè)參數(shù)。設(shè)開噴點(diǎn)到噴嘴的距離為S1，S1為最終實(shí)施控制的目標(biāo)值，根據(jù)A與ΔS之間的不同數(shù)值關(guān)系可以得到三種不同的計(jì)算S1的數(shù)學(xué)模型，即(1).當(dāng)ΔS＜A時(shí)，S1＝A-ΔS ........................(2)如附圖4所示，此時(shí)開噴點(diǎn)位于噴頭位置SP點(diǎn)之后；(2).當(dāng)ΔS＝A時(shí)，S1＝A-ΔS＝0 ....................(3)如附圖3所示，此時(shí)開噴點(diǎn)正好與噴頭位置重合；(3).當(dāng)ΔS＞A時(shí)，S1＝L-ΔS+A . ...................(4)如附圖5所示，此時(shí)開噴點(diǎn)位置已越過噴嘴位置。
2、根據(jù)取樣定尺長度和相關(guān)工藝參數(shù)確定取樣控制數(shù)學(xué)模型。
取樣剪切實(shí)質(zhì)上是飛剪機(jī)的一次變定尺剪切，若設(shè)正常剪切定尺為L，取樣剪切定尺為L1，取樣剪切的過程就是在連續(xù)剪切定尺長度為L的板片時(shí)根據(jù)取樣指令剪切出一張定尺長度為L1的板片。由于不銹鋼橫剪生產(chǎn)工藝是先標(biāo)印再剪切，在飛剪機(jī)做剪切時(shí)有n1張定尺為L長的鋼板已被標(biāo)印，若此時(shí)瞬時(shí)改變剪切定尺為L1，那么將有n1+1張鋼板的標(biāo)印位置被打亂。為避免這種情況，取樣剪切時(shí)必須協(xié)調(diào)噴印機(jī)與飛剪機(jī)的動作節(jié)奏，也就是說應(yīng)控制噴印機(jī)延長定點(diǎn)噴印的距離，讓出取樣的L1板長，即SL＝S1+L1.......................................(5)式(5)中SL為取樣板標(biāo)印時(shí)的開噴點(diǎn)控制距離；S1為正常標(biāo)印時(shí)的開噴點(diǎn)控制距離；L1為取樣定尺長度。
實(shí)際設(shè)計(jì)中，控制系統(tǒng)中的上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)式(5)確定取樣控制模型并記錄飛剪機(jī)的剪切次數(shù)，記錄次數(shù)等于n1次時(shí)立即向飛剪機(jī)出取樣指令，同時(shí)向噴印機(jī)發(fā)出屏蔽噴印指令，使標(biāo)印程序暫停。待飛剪機(jī)完成取樣后，取消屏蔽噴印指令，恢復(fù)正常的標(biāo)印控制功能。
二、根據(jù)控制模型實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)標(biāo)印控制及取樣剪切控制。
控制系統(tǒng)進(jìn)行定點(diǎn)標(biāo)印的控制過程首先是上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)9根據(jù)基本參數(shù)和式(1)計(jì)算出ΔS，通過ΔS與設(shè)定參數(shù)A的比較并根據(jù)式(2)、(3)、(4)計(jì)算出S1。機(jī)組開始工作后，飛剪機(jī)5每剪切一次即發(fā)出一同步基準(zhǔn)信號，上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)9根據(jù)這一基準(zhǔn)信號將S1指令傳入噴印機(jī)控制計(jì)算機(jī)81并由該計(jì)算機(jī)完成一次定長噴印。具體到如附圖3、4、5所示的三種情況，當(dāng)ΔS＜A時(shí)(圖4)，S1＝A-ΔS，在飛剪機(jī)5切斷一張鋼板時(shí)發(fā)出一同步基準(zhǔn)信號，該信號激發(fā)噴印機(jī)立刻開始測量記錄通過噴嘴位置的帶鋼長度，待該長度等于S1時(shí)即刻開始噴??；當(dāng)ΔS＝A時(shí)(圖3)，S1＝A-ΔS＝0，開噴點(diǎn)恰好與噴頭位置重合，噴印機(jī)接到飛剪機(jī)發(fā)出的同步基準(zhǔn)信號立刻開始噴?。划?dāng)ΔS＞A時(shí)(圖5)，S1＝L-ΔS+A，開噴點(diǎn)位置已越過噴嘴位置，只能在下一張鋼板上噴印，其控制方法仍然是通過測長進(jìn)行，在接到飛剪機(jī)5發(fā)出的同步基準(zhǔn)信號后，噴印機(jī)開始測量記錄通過噴嘴位置的帶鋼長度，待該長度等于S1時(shí)即刻開始噴印。
當(dāng)出現(xiàn)取樣指令時(shí)，上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)9首先根據(jù)式(5)完成一次加長噴印控制，然后恢復(fù)正常噴印控制，同時(shí)記錄飛剪機(jī)剪切次數(shù)，在飛剪機(jī)做第n1次剪切之后立即向飛剪機(jī)發(fā)出一次取樣剪切指令，同時(shí)向噴印機(jī)發(fā)出屏蔽噴印指令，防止噴印機(jī)在取樣時(shí)誤動作，這樣就可以正好在已延長距離(S1+L1)標(biāo)印的鋼板上剪切下一塊定尺為L1的樣品鋼板，完成取樣剪切的控制過程。待飛剪機(jī)完成取樣后，上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)取消屏蔽噴印指令，恢復(fù)正常的標(biāo)印控制過程。
權(quán)利要求
1.一種金屬板帶在線定點(diǎn)標(biāo)印的控制系統(tǒng)，其特征在于它包括飛剪機(jī)定尺控制系統(tǒng)(7)、噴印機(jī)控制系統(tǒng)(8)和上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)三部分，其中飛剪機(jī)定尺控制系統(tǒng)(7)由用于根據(jù)控制模型和設(shè)定長度對飛剪機(jī)發(fā)出剪切指令控制的飛剪定尺控制計(jì)算機(jī)(71)、用于根據(jù)剪切指令驅(qū)動飛剪機(jī)動作的飛剪機(jī)電氣傳動控制系統(tǒng)(72)和飛剪測長用光電編碼器(73)組成；噴印機(jī)控制系統(tǒng)(8)由用于定長噴印的測長光電編碼器(84)、用于根據(jù)測長光電編碼器檢測信號及上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)基準(zhǔn)脈沖信號對噴印機(jī)發(fā)出噴印指令的噴印內(nèi)容和定長噴印控制計(jì)算機(jī)(81)、用于根據(jù)噴印指令驅(qū)動噴印頭動作的噴印機(jī)電氣控制系統(tǒng)(82)組成，飛剪定尺控制計(jì)算機(jī)(71)和噴印控制計(jì)算機(jī)(81)的輸入/輸出端均與上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)(9)的輸入/輸出端聯(lián)通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述系統(tǒng)的金屬板帶在線定點(diǎn)標(biāo)印的控制方法，其特征是上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)噴印機(jī)噴嘴位置點(diǎn)到飛剪機(jī)剪切點(diǎn)的直線距離S、剪切鋼板定尺長度L計(jì)算出S段鋼板長度減去整倍數(shù)剪切鋼板定尺長度nL(n為非零正整數(shù))后不足一個(gè)定尺長度的余長ΔS，再根據(jù)ΔS與每張鋼板標(biāo)印開噴點(diǎn)至該鋼板端部距離A的參數(shù)值進(jìn)行比較，確定當(dāng)ΔS＜A、ΔS＝A和ΔS＞A時(shí)的三種定點(diǎn)標(biāo)印控制數(shù)學(xué)模型，根據(jù)控制模型參數(shù)計(jì)算出鋼板上標(biāo)印開噴點(diǎn)至噴印機(jī)噴嘴的距離S1；機(jī)組開始工作后飛剪機(jī)每剪切一次即發(fā)出一基準(zhǔn)信號，上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)該基準(zhǔn)信號將S1指令傳入噴印機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)并由后者控制完成一次定長噴印。
3.如權(quán)利要求2所述的金屬板帶在線定點(diǎn)標(biāo)印的控制方法，其特征是上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)取樣定尺長度L1和正常標(biāo)印時(shí)的開噴點(diǎn)控制距離S1計(jì)算出取樣板標(biāo)印時(shí)的開噴點(diǎn)控制距離SL＝S1+L1，確定取樣控制模型并記錄飛剪機(jī)的剪切次數(shù)，當(dāng)記錄次數(shù)等于飛剪機(jī)剪切取樣板片時(shí)已剪切過的定尺長度鋼板的張數(shù)n1時(shí)，立即向飛剪機(jī)發(fā)出取樣剪切指令，使之在已延長距離標(biāo)印的鋼板上剪切下定尺為L1的樣品鋼板，在飛剪機(jī)做取樣剪切時(shí)屏蔽噴印指令，取樣剪切完畢后恢復(fù)噴印指令。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種金屬板帶橫剪生產(chǎn)中在線連續(xù)標(biāo)印的控制系統(tǒng)與方法,其控制系統(tǒng)包括飛剪機(jī)定尺控制系統(tǒng)、噴印機(jī)控制系統(tǒng)和上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)三部分,上位監(jiān)控計(jì)算機(jī)根據(jù)噴印機(jī)噴嘴到飛剪機(jī)距離S、剪切鋼板定尺長度L及鋼板標(biāo)印開噴點(diǎn)至噴嘴距離S
文檔編號B23D33/12GK1355073SQ0011399
公開日2002年6月26日 申請日期2000年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月1日
發(fā)明者張勇安, 周德奇, 任玉成, 黃蕓 申請人:機(jī)械工業(yè)部西安重型機(jī)械研究所