專利名稱：一種滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償處理方法
一種滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償處理方法 本發(fā)明涉及電子自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，
法的滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方法。
具體地說是采用一種新型的基于混合迭代算 現(xiàn)有的多色全自動(dòng)滴塑機(jī)是一種特殊的全自動(dòng)點(diǎn)膠(流體控制)設(shè)備， 一般有多 個(gè)膠頭。膠頭一般都使用金屬材料的針頭， 一般直徑從0.2mm lmm不等。加工時(shí)， 針頭屬于耗材，需要經(jīng)常更換。因此，針頭的間距會(huì)經(jīng)常變化。為了使針頭間距變化 后，仍然能快速的使用以前的加工路徑數(shù)據(jù)，于是需要采用一種方法補(bǔ)償針頭之間的偏 差值；另外，在進(jìn)行圖形軌跡設(shè)計(jì)時(shí)，是無法預(yù)知具體機(jī)器的針頭偏差的，因此也有必 要在具體的機(jī)器上進(jìn)行針頭補(bǔ)償，把不同顏色的膠頭轉(zhuǎn)換到相同的設(shè)計(jì)坐標(biāo)系內(nèi)。
傳統(tǒng)的針頭補(bǔ)償方法是利用人工手動(dòng)把不同的針頭校正到同一個(gè)點(diǎn)上，或者把 不同顏色的加工路徑進(jìn)行手動(dòng)偏移，這些方法有各種各樣的弊端。首先就是精度低，手 動(dòng)操作時(shí)，人手和人眼的精度一般都大于0.2mm，而且對操作工的視力有很強(qiáng)的要求， 這意味著近視眼很難進(jìn)行精確的操作；其次就是速度慢、效率低。 本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)不足，針對滴塑加工行業(yè)的特殊需求與特點(diǎn)，采 用針頭的檢測元件結(jié)合混合迭代算法，快速、精準(zhǔn)的校準(zhǔn)多針頭間的坐標(biāo)偏差，讓滴塑 機(jī)全自動(dòng)地完成針頭補(bǔ)償過程。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，設(shè)計(jì)一種滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償處理方法，包括針頭檢測元 件檢測針頭位置，滴塑機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采集針頭位置的坐標(biāo)值信息，結(jié)合嵌入到運(yùn)動(dòng) 控制系統(tǒng)的針頭補(bǔ)償處理軟件來控制滴塑機(jī)的針頭位置進(jìn)行調(diào)整，從而得到每個(gè)針頭的 補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，再以每個(gè)針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值為基準(zhǔn)，計(jì)算出任意針頭之間 的補(bǔ)償間距，其特征在于所述的針頭檢測元件固定在滴塑機(jī)操作平臺(tái)的任意位置上， 檢測元件是由4個(gè)凹槽光電檢測開關(guān)前后左右相應(yīng)對稱排布構(gòu)成，所述4個(gè)凹槽分布在呈 "十"字形的4個(gè)頂端前后左右相互對應(yīng)，4個(gè)凹槽對應(yīng)構(gòu)成的"十"字形相交部位形 成正方形區(qū)域設(shè)為滴塑機(jī)針頭的初始感應(yīng)區(qū)域，左凹槽光電檢測開關(guān)連接滴塑機(jī)控制器 的X-限位，右凹槽光電檢測開關(guān)連接滴塑機(jī)控制器的X+限位和Z+限位，前、后凹槽光 電檢測開關(guān)分別連接滴塑機(jī)控制器的Y+、 Y-限位；工作時(shí)，滴塑機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的針頭 補(bǔ)償處理軟件控制針頭進(jìn)行移動(dòng)，從而得到每個(gè)針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值的處理程序如 下 a、針頭插入到初始感應(yīng)區(qū)域； b、采用混合迭代法計(jì)算針頭的Z軸限位坐標(biāo)值針頭先碰觸右凹槽光電檢測開 關(guān)，獲得針頭當(dāng)前的Z+限位坐標(biāo)值Z。；針頭碰到Z+限位時(shí)，由于針頭會(huì)有傾斜誤差、 光電反映延時(shí)、針頭粗細(xì)、光斑粗細(xì)、溫度、電壓穩(wěn)定性帶來的各種影響因素，不能保證碰觸到的是針尖部位，因此采用混合迭代法對針頭當(dāng)前的Z+限位坐標(biāo)值進(jìn)行濾波；混
合迭代法中的每輪混合迭代包括迭代法B與迭代法A，每輪混合迭代后獲得針頭當(dāng)前的 Z+坐標(biāo)值Z。， n為自然數(shù)，第一輪混合迭代后，判斷針頭當(dāng)前的Z+坐標(biāo)值Z工是否滿足 iz廣z。l〈閾值，如為是，則獲取Z+最終限位坐標(biāo)值4二Z。 如為否，則進(jìn)入下一輪混合迭代，直至滿足針頭的Z+坐標(biāo)值IZ。-ZJ〈閾值，并
獲取Z+的最終限位坐標(biāo)值& = Zn ; c、獲取當(dāng)前針頭位置的X坐標(biāo)值Xp; d、控制針頭向下微移；e、控制針頭向左碰左凹槽光電檢測開關(guān)，獲取當(dāng)前針頭位置的X-限位值X" f、針頭平移回到原始感應(yīng)區(qū)域，即保持Z軸坐標(biāo)值不變；
g、針頭向前碰觸前凹槽光電檢測開關(guān)，獲取針頭當(dāng)前位置Y+限位值Yp;
h、針頭向后碰觸后凹槽光電檢測開關(guān)，獲取針頭當(dāng)前位置Y-限位值Y"
i、計(jì)算針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值Xr、 Yr、 Zr，所述的Xr = (Xp+Xm)/2， Yr = (Yp+Ym)/2， Zr = Zn。 所述的混合迭代法是以迭代法B作為開始步驟，再采用迭代法A依次交錯(cuò)進(jìn)行 迭代的。 所述的迭代法A是將針頭依次向上、下、左、右微移作為迭代法A的一輪迭代 過程。 所述的迭代法B是當(dāng)針頭上端右傾時(shí)，將針頭依次向上、右、下、左、右微移 作為迭代法B的一輪迭代過程。
所述的閾值為0.05 0.2mm。 本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，可以通過強(qiáng)大的混合迭代算法，快速、精準(zhǔn)的校準(zhǔn)膠 頭的點(diǎn)膠頭的坐標(biāo)偏差，讓機(jī)器進(jìn)行全自動(dòng)的針頭補(bǔ)償過程，該過程中，操作人員僅僅 需要把針頭放到儀器的感應(yīng)區(qū)域即可自動(dòng)完成全部校正的工作。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例中檢測元件的示意圖。 圖2為本發(fā)明實(shí)施例中針頭遮光信號(hào)的側(cè)視圖。 圖3為圖2所示的俯視圖。 圖4為本發(fā)明實(shí)施例中迭代法A中針頭相對光信號(hào)所做的運(yùn)動(dòng)流程示意圖。 圖5為本發(fā)明實(shí)施例中迭代法B中針頭相對光信號(hào)所做的運(yùn)動(dòng)流程示意圖。 圖6是本發(fā)明中獲得每個(gè)針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)坐標(biāo)值的處理流程框圖。 圖7是本發(fā)明中混合迭代法的流程框圖。 參見圖1， 1為凹槽光電檢測開關(guān)；2為初始感應(yīng)區(qū)域。 參見圖2至圖5， 3為針頭；4為光信號(hào)。 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，本發(fā)明對本技術(shù)領(lǐng)域的人來說還是比 較清楚的。
—、針頭的檢測元件 檢測元件使用的光電檢測開關(guān)，由4個(gè)凹槽光電檢測開關(guān)分前后左右兩兩對稱 排布固定在滴塑機(jī)操作平臺(tái)上形成，其4個(gè)凹槽分布在"十"字形的4個(gè)頂端上兩兩相 對，4個(gè)凹槽對應(yīng)形成的"十"字形相交部位形成的正方形區(qū)域設(shè)為滴塑機(jī)針頭的初始感 應(yīng)區(qū)域，參見圖1 ; 光電檢測開關(guān)通電后，凹槽內(nèi)會(huì)有直徑很細(xì)的光束通過，當(dāng)針頭碰到光束后， 光電檢測開關(guān)可以檢測到光束被遮住，從而判斷針頭到位； 左凹槽光電檢測開關(guān)連接滴塑機(jī)控制器的X-限位，右凹槽光電檢測開關(guān)連接滴 塑機(jī)控制器的X+限位和Z+限位，前凹槽光電檢測開關(guān)連接滴塑機(jī)控制器的Y+限位，后 凹槽光電檢測開關(guān)連接滴塑機(jī)控制器的Y-限位。
二、針頭自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù) 1、自動(dòng)對針的原理是用針頭觸碰檢測元件的X-限位，X+限位，Y-限位， Y+限位，其中X+限位與Z+限位復(fù)用，從而計(jì)算出針頭在檢測元件中心的x， y， z三維 的空間位置。 2、補(bǔ)償過程關(guān)鍵算法，也即核心技術(shù)——混合迭代法 在檢測針頭的Z+限位坐標(biāo)時(shí)，將針頭碰觸右凹槽光電檢測開關(guān)，當(dāng)針頭碰到光 信號(hào)時(shí)會(huì)停下，獲得針頭當(dāng)前的Z+限位坐標(biāo)值Z° ; 但參見圖2、圖3，可見針頭和光信號(hào)都是非理想的，也就是說針頭是有粗細(xì)， 且光信號(hào)也是有一定寬度的光斑，而不是一條光線；針頭的直徑一般在0.2 2mm不 等，本例中光斑實(shí)測為寬度約0.9mm的光帶； 除了針頭粗細(xì)和光斑粗細(xì)這些因素外，針頭碰到檢測元件的限位時(shí)，還會(huì)有針 頭傾斜誤差、光電反映延時(shí)，及溫度、電壓穩(wěn)定性帶來的各種影響因素，并不能保證碰 觸的是針尖位置，導(dǎo)致得到的Z+限位坐標(biāo)值不準(zhǔn)，因此，需要采用混合迭代算法對當(dāng)前 的Z+限位坐標(biāo)的檢測結(jié)果進(jìn)行濾波，從而獲得真正的針頭Z+限位坐標(biāo)值。
參見附圖7，為了使針頭的針尖剛好碰到光斑，從而得到真正的針頭Z+限位坐 標(biāo)值，因此，在將針頭碰觸右凹槽光電檢測開關(guān)，獲得針頭當(dāng)前的Z+限位坐標(biāo)值Z。后， 還需要對針頭進(jìn)行迭代法A與迭代法B的混合迭代運(yùn)動(dòng)。設(shè)一次混合迭代過程為迭代法 B再加上迭代法A，每輪迭代獲得的針頭當(dāng)前的Z+坐標(biāo)值分別為Z。，直至針頭的Z軸坐 標(biāo)值滿足IZ。-ZJ <閾值，Zr = Zn，其中，
迭代法A : 當(dāng)針頭上端左傾時(shí)，需要按上、下、左、右的順序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，如圖4所示，經(jīng) 過一次這樣的運(yùn)動(dòng)后，針頭就更接近光信號(hào)的高度了。
迭代法B : 當(dāng)針頭上端右傾時(shí)，使用迭代法A肯定不行了，需要按上、右(約0.3mm)、 下、左、右的順序依次進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，如圖5所示，經(jīng)過一次這樣的迭代運(yùn)動(dòng)后，針頭就更 接近光信號(hào)的高度了。 考慮到第一次上抬，針頭不一定能完全高出光電檢測開關(guān)的高度，而且對針的 時(shí)候不知道針頭傾斜的方向，因此需要同時(shí)用這兩種方法進(jìn)行若干次的混合迭代，使針 頭的高度剛好達(dá)到光信號(hào)的高度；另外，為了保證針頭收斂的速度以及運(yùn)動(dòng)的效率，可根據(jù)具體的凹槽光電檢測開關(guān)進(jìn)行調(diào)試，以得到最佳的針頭補(bǔ)償參數(shù)，從而獲得最佳的 收斂速度和運(yùn)動(dòng)效率，本例中針對采用的歐姆龍品牌的EE-SX型號(hào)的凹槽光電檢測開 關(guān)，可采用如下技巧進(jìn)行混合迭代 (l)混合迭代法中的迭代過程中，是按n次的迭代法(B+A)的順序迭代，而不是 A-A-A-B-B-B或B-B-B-A-A-A以加快收斂速度，即混合迭代法是以迭代法B作為混合 迭代的開始步驟，再采用迭代法A依次交錯(cuò)進(jìn)行迭代運(yùn)動(dòng)，直至針頭的Z軸坐標(biāo)值滿足 |Zn-Zn—」 <閾值，& = Zn， n為自然數(shù)。 (2)迭代法A與迭代法B中針頭第一次上抬時(shí)，高度選擇均為3mm，其他時(shí)候上 抬均為lmm，第一次上抬高度較高是因?yàn)橐话愕谝淮吾橆^插的較深，可以很快的收斂； 另外，迭代法B中每一輪迭代過程中，針頭第一次向右微移的距離為0.3mm，這是因?yàn)?這個(gè)微移的參數(shù)數(shù)值不能太大，如果太大，比如超過lmm，就很可能使光電檢測開關(guān)檢 測不到。這些具體數(shù)值取決于具體的光電開關(guān)特性和對針儀的機(jī)械尺寸，可通過事先調(diào) 試獲得。 另外，從光斑理論可以看出，即使針頭是前傾和后傾，即Y軸方向的傾斜，也
可以用這種方法找到針頭的Z坐標(biāo)。 4、獲得每個(gè)針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值 工作時(shí)，滴塑機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的針頭補(bǔ)償處理軟件控制針頭進(jìn)行移動(dòng)，從而得 到每個(gè)針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，其具體處理程序如下
a、針頭插入到初始感應(yīng)區(qū)域； b、采用混合迭代法計(jì)算針頭的Z軸限位坐標(biāo)值針頭先碰觸右凹槽光電檢測開 關(guān)，獲得針頭當(dāng)前的Z+限位坐標(biāo)值Z。；針頭碰到Z+限位時(shí)，由于針頭會(huì)有傾斜誤差、 光電反映延時(shí)、針頭粗細(xì)、光斑粗細(xì)、溫度、電壓穩(wěn)定性帶來的各種影響因素，不能保 證碰觸到的是針尖部位，因此需要采用混合迭代法對針頭當(dāng)前的2+限位坐標(biāo)值進(jìn)行濾 波；每輪混合迭代法包括迭代法B與迭代法A，每輪混合迭代后獲得針頭當(dāng)前的Z+坐標(biāo) 值Z。， n為自然數(shù)，第一輪混合迭代后，判斷獲取的針頭當(dāng)前的Z+坐標(biāo)值^是否滿足 IZ「Z。I〈閾值，如為是，則獲取&為Z+的最終限位坐標(biāo)值Zr;如為否，則進(jìn)入下一輪混 合迭代，直至滿足針頭的Z+坐標(biāo)值IZ。-ZJ <閾值，并獲取Z。為Z軸的最終限位坐標(biāo)值
zr; c、獲取當(dāng)前針頭位置的X坐標(biāo)值Xp;
d、控制針頭向下微移lmm; e、控制針頭向左碰左凹槽光電檢測開關(guān)，獲取當(dāng)前針頭位置的X-限位值X"
f、針頭平移回到原始感應(yīng)區(qū)域，即保持Z軸坐標(biāo)值不變；
g、針頭向前碰觸前凹槽光電檢測開關(guān)，獲取針頭當(dāng)前位置Y+限位值Yp;
h、針頭向后碰觸后凹槽光電檢測開關(guān)，獲取針頭當(dāng)前位置Y-限位值Y"
i、計(jì)算針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值Xr、 Yr、 Zr，所述的Xr = (Xp+Xm)/2， Yr = (Yp+Ym)/2， Zr = Zn。 滴塑機(jī)上的其它針頭的補(bǔ)償過程也采用如上方法，計(jì)算出滴塑機(jī)上所有針頭在 檢測元件中心的坐標(biāo)后，就將得到的每個(gè)針頭的補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值作為為基準(zhǔn)，計(jì)算 出任意兩個(gè)針頭之間的補(bǔ)償間距。
權(quán)利要求
一種滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償處理方法，包括針頭檢測元件檢測針頭位置，滴塑機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采集針頭位置的坐標(biāo)值信息，結(jié)合嵌入到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的針頭補(bǔ)償處理軟件來控制滴塑機(jī)的針頭位置進(jìn)行調(diào)整，從而得到每個(gè)針頭的補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，再以每個(gè)針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值為基準(zhǔn)，計(jì)算出任意針頭之間的補(bǔ)償間距，其特征在于所述的針頭檢測元件固定在滴塑機(jī)操作平臺(tái)的任意位置上，檢測元件是由4個(gè)凹槽光電檢測開關(guān)前后左右相應(yīng)對稱排布構(gòu)成，所述4個(gè)凹槽分布在呈“十”字形的4個(gè)頂端前后左右相互對應(yīng)，4個(gè)凹槽對應(yīng)構(gòu)成的“十”字形相交部位形成正方形區(qū)域設(shè)為滴塑機(jī)針頭的初始感應(yīng)區(qū)域，左凹槽光電檢測開關(guān)連接滴塑機(jī)控制器的X-限位，右凹槽光電檢測開關(guān)連接滴塑機(jī)控制器的X+限位和Z+限位，前、后凹槽光電檢測開關(guān)分別連接滴塑機(jī)控制器的Y+、Y-限位；工作時(shí)，滴塑機(jī)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的針頭補(bǔ)償處理軟件控制針頭進(jìn)行移動(dòng)，從而得到每個(gè)針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值的處理程序如下a、針頭插入到初始感應(yīng)區(qū)域；b、采用混合迭代法計(jì)算針頭的Z軸限位坐標(biāo)值針頭先碰觸右凹槽光電檢測開關(guān)，獲得針頭當(dāng)前的Z+限位坐標(biāo)值Z0；針頭碰到Z+限位時(shí)，采用混合迭代法對針頭當(dāng)前的Z+限位坐標(biāo)值進(jìn)行濾波；混合迭代法中的每輪混合迭代包括迭代法B與迭代法A，每輪混合迭代后獲得針頭當(dāng)前的Z+坐標(biāo)值Zn，n為自然數(shù)，第一輪混合迭代后，判斷針頭當(dāng)前的Z+坐標(biāo)值Z1是否滿足|Z1-Z0|＜閾值，如為是，則獲取Z+最終限位坐標(biāo)值Zr＝Z1；如為否，則進(jìn)入下一輪混合迭代，直至滿足針頭的Z+坐標(biāo)值|Zn-Zn-1|＜閾值，并獲取Z+的最終限位坐標(biāo)值Zr＝Zn；c、獲取當(dāng)前針頭位置的X坐標(biāo)值Xp；d、控制針頭向下微移1mm；e、控制針頭向左碰左凹槽光電檢測開關(guān)，獲取當(dāng)前針頭位置的X-限位值Xm；f、針頭平移回到原始感應(yīng)區(qū)域，即保持Z軸坐標(biāo)值不變；g、針頭向前碰觸前凹槽光電檢測開關(guān)，獲取針頭當(dāng)前位置Y+限位值Yp；h、針頭向后碰觸后凹槽光電檢測開關(guān)，獲取針頭當(dāng)前位置Y-限位值Ym；i、計(jì)算針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值Xr、Yr、Zr，所述的Xr＝(Xp+Xm)/2，Yr＝(Yp+Ym)/2，Zr＝Zn。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償處理方法，其特征在于所述的混合迭代法是以迭代法B作為開始步驟，再采用迭代法A依次交錯(cuò)進(jìn)行迭代的。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的一種滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償處理方法，其特征在于所述的迭代法A是當(dāng)針頭上端左傾時(shí)，將針頭依次向上、下、左、右微移作為迭代法A的一 輪迭代過程。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的一種滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償處理方法，其特征在于所 述的迭代法B是當(dāng)針頭上端右傾時(shí)，將針頭依次向上、右、下、左、右微移作為迭代法B 的一輪迭代過程。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償處理方法，其特征在于所述的閾值為0.05 0.2mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及電子自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是采用一種新型的基于混合迭代算法的滴塑機(jī)全自動(dòng)針頭補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方法，采用由4個(gè)凹槽光電檢測開關(guān)組成的檢測元件，由滴塑機(jī)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)采集針頭位置的坐標(biāo)值信息，結(jié)合嵌入到運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的針頭補(bǔ)償處理軟件來控制滴塑機(jī)的針頭位置進(jìn)行混合迭代運(yùn)動(dòng)，獲取針頭的真正的Z軸限位坐標(biāo)值，再計(jì)算出X、Y軸的中心點(diǎn)坐標(biāo)值，從而得到每個(gè)針頭的補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值，再以每個(gè)針頭補(bǔ)償中心點(diǎn)的坐標(biāo)值為基準(zhǔn)，計(jì)算出任意針頭之間的補(bǔ)償間距。本發(fā)明同現(xiàn)有技術(shù)相比，采用混合迭代算法，快速、精準(zhǔn)的校準(zhǔn)膠頭的點(diǎn)膠頭的坐標(biāo)偏差，操作人員僅需把針頭放到儀器的感應(yīng)區(qū)域即可自動(dòng)完成全部校正的工作。
文檔編號(hào)G05B19/404GK101692176SQ20091019722
公開日2010年4月7日 申請日期2009年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月15日
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