Cpc系統(tǒng)糾偏裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種CPC系統(tǒng)糾偏裝置，包括用于測(cè)量被控制件的偏移量的位置傳感器、控制器、用于產(chǎn)生和傳遞反饋信號(hào)的壓力傳感器、連接線纜和執(zhí)行件，還包括氣缸、氣動(dòng)比例控制方向閥、氣源處理裝置、穩(wěn)壓氣罐和連接管道。本發(fā)明提供的CPC糾偏裝置，采用氣缸作為執(zhí)行件的氣動(dòng)比例伺服糾偏系統(tǒng)，對(duì)被控制件在傳輸時(shí)位置偏移誤差大且變化頻繁的工況有很好的糾偏效果，糾偏速度快，成本低于采用其他執(zhí)行件方式的糾偏系統(tǒng)，操作、維護(hù)簡(jiǎn)單，環(huán)保性好。
【專(zhuān)利說(shuō)明】CPC系統(tǒng)糾偏裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輪胎制造領(lǐng)域，特別是涉及一種CPC系統(tǒng)糾偏裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]CPC是英文center potion control的縮寫(xiě)，即自動(dòng)對(duì)中控制。CPC系統(tǒng)利用光電原理檢測(cè)生產(chǎn)過(guò)程中的控制對(duì)象比如帶鋼的位置，利用電子電路對(duì)控制對(duì)象的位置信號(hào)進(jìn)行放大、處理，然后經(jīng)控制系統(tǒng)對(duì)執(zhí)行件發(fā)出指令，調(diào)整控制對(duì)象的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)其對(duì)中控制。
[0003]所述的執(zhí)行件的驅(qū)動(dòng)目前有電動(dòng)推桿形式和液壓缸形式兩種。
[0004]執(zhí)行件的驅(qū)動(dòng)為電動(dòng)推桿形式的糾偏系統(tǒng)，糾偏精度高，剛性好，但執(zhí)行件的糾偏速度較慢且驅(qū)動(dòng)力偏小。在被控制對(duì)象位置偏差較大且運(yùn)動(dòng)速度快時(shí)，糾偏效果不佳。
[0005]執(zhí)行件的驅(qū)動(dòng)為液壓缸形式的糾偏系統(tǒng)，糾偏精度較高，剛性較好，驅(qū)動(dòng)力大，但需要單獨(dú)配備液壓控制單元，成本較高，介質(zhì)泄漏時(shí)易造成污染。
[0006]在輪胎制造裝備中，許多設(shè)備上都需要糾偏系統(tǒng)，如膠片物料的傳遞、卷取、導(dǎo)開(kāi)、貼合等裝置上需要定中控制或定邊控制，其精度要求不高，多數(shù)大于±0.3mm，但要求執(zhí)行件糾偏動(dòng)作的速度高，以適應(yīng)生產(chǎn)線的高生產(chǎn)效率。但是，現(xiàn)有的電動(dòng)形式和液壓形式的糾偏系統(tǒng)不能很好地滿(mǎn)足高效、低成本和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要 解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種動(dòng)作速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、壽命長(zhǎng)、維護(hù)方便的CPC系統(tǒng)糾偏裝置。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的CPC系統(tǒng)糾偏裝置的技術(shù)方案如下:
[0009]一種CPC系統(tǒng)糾偏裝置，包括用于測(cè)量被控制件的偏移量的位置傳感器、控制器、用于產(chǎn)生和傳遞反饋信號(hào)的壓力傳感器，還包括氣缸、氣動(dòng)比例控制方向閥、氣源處理裝置、穩(wěn)壓氣罐和連接管道，所述位置傳感器、壓力傳感器和氣動(dòng)比例控制方向閥與所述控制器通過(guò)所述連接線纜連接，所述氣缸、穩(wěn)壓氣罐和氣源處理裝置通過(guò)所述連接管道依次連接，所述氣缸通過(guò)機(jī)械件與所述執(zhí)行件鉸接。所述機(jī)械件可以是銷(xiāo)子、軸承或連接法蘭。
[0010]所述控制器包括數(shù)據(jù)模擬輸入、數(shù)據(jù)控制器、數(shù)據(jù)模擬輸出、功能選擇處理器、顯示界面，所述數(shù)據(jù)模擬輸入、數(shù)據(jù)模擬輸出和功能選擇處理器與數(shù)據(jù)控制器電連接，所述顯示界面與功能選擇處理器電連接。
[0011]優(yōu)選的是，所述位置傳感器的個(gè)數(shù)為兩個(gè)；所述位置傳感器為紅外線位置傳感器，其采用的光的波長(zhǎng)為750nm-1500nm。
[0012]優(yōu)選的是，所述氣動(dòng)比例控制方向閥內(nèi)部設(shè)置有動(dòng)鐵式雙向電磁鐵；所述控制器為雙嵌套式PID控制或三環(huán)嵌套式PID控制；所述氣動(dòng)比例控制方向閥設(shè)置于所述氣缸上。
[0013]本發(fā)明提供的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，采用氣缸作為執(zhí)行件驅(qū)動(dòng)裝置的氣動(dòng)比例伺服糾偏系統(tǒng)，適合于氣動(dòng)伺服系統(tǒng)的控制器，對(duì)被控制件在傳輸時(shí)位置偏移誤差大且頻繁的工況有著很好糾偏的效果，糾偏速度快，其成本低于采用其他執(zhí)行件方式的糾偏系統(tǒng)，操作、維護(hù)簡(jiǎn)單，環(huán)保性好。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1為本發(fā)明提供的CPC系統(tǒng)糾偏裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本發(fā)明提供的CPC系統(tǒng)糾偏裝置的控制器連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明:
[0017]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，包括兩個(gè)用于測(cè)量被控制件的偏移量的采用的光的波長(zhǎng)為750nm-1500nm的紅外線位置傳感器1、雙嵌套式PID控制控制器
2、用于產(chǎn)生壓力反饋信號(hào)的壓力傳感器3、連接線纜9和執(zhí)行件10，還包括產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力的氣缸4、內(nèi)部設(shè)置有動(dòng)鐵式雙向電磁鐵的氣動(dòng)比例控制方向閥5、氣源處理裝置6、容量為IL的穩(wěn)壓氣罐7和連接管道8，所述位置傳感器1、壓力傳感器3和氣動(dòng)比例控制方向閥5與所述控制器2通過(guò)所述連接線纜9連接，所述氣缸4、穩(wěn)壓氣罐7和氣源處理裝置6通過(guò)所述連接管道8依次連接，所述執(zhí)行件10通過(guò)機(jī)械件20連接于所述氣缸4上。所述氣動(dòng)比例控制方向閥5設(shè)置于所述氣缸4上。
[0018]控制器2包括數(shù)據(jù)模擬輸入21、數(shù)據(jù)控制22、數(shù)據(jù)模擬輸出23、功能選擇處理器24和顯示界面25，所述數(shù)據(jù)模擬輸入21、數(shù)據(jù)模擬輸出23和功能選擇處理器24與數(shù)據(jù)控制器22電連接，所述顯示界面25與功能選擇處理器24電連接，該控制器2帶有4個(gè)模擬量輸入端，分別為2個(gè)紅外線位置傳感器信號(hào)，2個(gè)壓力傳感器信號(hào)?？刂破?還帶有I個(gè)模擬量輸出端，用以控制氣動(dòng)比例控制方向閥?？刂破鞑捎们短资絇ID控制，以適應(yīng)于氣缸4伺服控制的特點(diǎn)，減小氣體可壓縮性對(duì)控制系統(tǒng)的影響，提高系統(tǒng)糾偏的精度。目前控制器2采用的是雙環(huán)PID控制形式，根據(jù)需要也可升級(jí)為三環(huán)PID控制。
[0019]控制器2根據(jù)氣缸4的動(dòng)作速度，自動(dòng)調(diào)整正反饋增益，通過(guò)壓力傳感器3的反饋，控制氣缸4的加速度，同時(shí)在輸出到氣動(dòng)比例控制方向閥的控制信號(hào)中疊加顫振信號(hào)。
[0020]本發(fā)明提供的CPC糾偏裝置的工作過(guò)程如下:
[0021]兩個(gè)紅外線位置傳感器I檢測(cè)到被控制件的偏移量，把偏移量轉(zhuǎn)換為模擬量信號(hào)傳輸給控制器2，經(jīng)控制器2運(yùn)算后，轉(zhuǎn)換為控制氣動(dòng)控制比例方向閥5的開(kāi)口量，使氣缸4進(jìn)行動(dòng)作，并帶動(dòng)執(zhí)行件10工作，糾正被控制件的偏移量，與此同時(shí)，壓力傳感器3對(duì)氣缸4兩腔氣壓進(jìn)行測(cè)量，并將測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)化為反饋模擬量信號(hào)送入控制器2，經(jīng)控制器2運(yùn)算用于控制氣缸4動(dòng)作的加速度，穩(wěn)壓氣罐7和氣源處理裝置6用于提供潔凈壓力穩(wěn)定的壓縮空氣。
[0022]該控制器2包括數(shù)據(jù)模擬輸入21、數(shù)據(jù)控制器22、數(shù)據(jù)模擬輸出23、功能選擇處理器24和顯示界面25，數(shù)據(jù)控制器22為FPGA，功能選擇處理器24為ARM。FPGA控制外圍ADC采集模擬量信號(hào)并處理A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，通過(guò)控制外圍DAC輸出模擬量控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作，ARM通過(guò)雙向總線獲取FPGA處理后的數(shù)據(jù)，并通過(guò)信號(hào)控制實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。
[0023]該控制器2分為三個(gè)狀態(tài)，分別是自動(dòng)狀態(tài)、手動(dòng)狀態(tài)和回中狀態(tài)。
[0024]在糾偏控制開(kāi)始時(shí)，首先在執(zhí)行件10無(wú)料的情況下，使系統(tǒng)調(diào)整到回中狀態(tài)，也就是先將執(zhí)行件10調(diào)整到初始位置。由紅外線位置傳感器I檢測(cè)執(zhí)行件10當(dāng)前位置，并由控制器2輸出固定電壓信號(hào)給氣動(dòng)控制比例方向閥5，從而通過(guò)氣動(dòng)控制比例方向閥5控制氣缸4來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件回到初始位置。
[0025]在自動(dòng)狀態(tài)中，帶材兩側(cè)的紅外線位置傳感器I通過(guò)檢測(cè)被帶材遮擋的光通量，分別獲取帶材寬度方向邊緣位置的電壓信號(hào)，并把電壓信號(hào)發(fā)送到控制器2中進(jìn)行計(jì)算。若計(jì)算結(jié)果與設(shè)定值存在差值，則控制器2通過(guò)既定功能運(yùn)算輸出電壓信號(hào)給氣動(dòng)控制比例方向閥5，從而通過(guò)氣動(dòng)控制比例方向閥5控制氣缸4來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件10完成糾偏控制。同時(shí)由氣缸4兩側(cè)的壓力傳感器檢測(cè)氣缸兩腔的壓力值，并把壓力值的電信號(hào)發(fā)送到控制器2中。若氣缸4兩腔壓力的比值與壓力設(shè)定比值不等，控制器2繼續(xù)輸出電壓信號(hào)給氣動(dòng)控制比例方向閥5，來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件10完成糾偏控制。自動(dòng)糾偏過(guò)程直到信號(hào)檢測(cè)(位置信號(hào)和壓力信號(hào))計(jì)算結(jié)果值與設(shè)定值相等(即帶材回到中間位置或使帶材邊緣卷齊)時(shí)終止，此時(shí)控制器2則以固定值的電壓信號(hào)輸出，氣缸4位置保持不變。否則將繼續(xù)執(zhí)行上述流程。
[0026]若系統(tǒng)改為手動(dòng)狀態(tài)時(shí)，直接由人工控制控制器2以固定值電壓輸出，使氣缸4驅(qū)動(dòng)執(zhí)行件10來(lái)完成糾偏控制，直到執(zhí)行件9到達(dá)指定位置。
[0027]下面結(jié)合圖2對(duì)糾偏裝置的控制系統(tǒng)進(jìn)行說(shuō)明:
[0028]控制器2由電源電路為系統(tǒng)提供工作電源，數(shù)據(jù)控制器22、功能選擇處理器24由振蕩電路提供工作時(shí)鐘，應(yīng)用復(fù)位電路在特定狀態(tài)下將工作電路恢復(fù)到起始狀態(tài)，確保系統(tǒng)穩(wěn)定工作，使用調(diào)試端口實(shí)現(xiàn)在線調(diào)試及程序固化功能，配置電路負(fù)責(zé)配置數(shù)據(jù)控制器22的工作參數(shù)，功能選擇處理器24通過(guò)與上位數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。
【權(quán)利要求】
1.一種CPC系統(tǒng)糾偏裝置，包括用于測(cè)量被控制件的偏移量的位置傳感器(I)、控制器(2)、用于產(chǎn)生和傳遞反饋信號(hào)的壓力傳感器(3)、連接線纜(9)、執(zhí)行件(10)和機(jī)械件 (20)，其特征在于:還包括氣缸(4)、氣動(dòng)比例控制方向閥(5)、氣源處理裝置(6)、穩(wěn)壓氣罐(7)和連接管道(8)，所述位置傳感器(I)、壓力傳感器(3)和氣動(dòng)比例控制方向閥(5)與所述控制器(2 )通過(guò)所述連接線纜(9 )連接，所述氣缸(4 )、穩(wěn)壓氣罐(7 )和氣源處理裝置(6 )通過(guò)所述連接管道(8)依次連接，所述氣缸(4)通過(guò)機(jī)械件(20)與執(zhí)行件(10)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，其特征在于:所述控制器(2)包括數(shù)據(jù)模擬輸入(21)、數(shù)據(jù)控制器(22)、數(shù)據(jù)模擬輸出(23)、功能選擇處理器(24)、顯示界面(25)，所述數(shù)據(jù)模擬輸入(21)、數(shù)據(jù)模擬輸出(23)和功能選擇處理器(24)與數(shù)據(jù)控制器(22)電連接，所述顯示界面(25)與功能選擇處理器(24)電連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，其特征在于:所述位置傳感器(I)的個(gè)數(shù)為兩個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，其特征在于:所述位置傳感器(I)為紅外線位置傳感器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，其特征在于:所述紅外線位置傳感器采用的光的波長(zhǎng)為750nm-1500nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，其特征在于:所述氣動(dòng)比例控制方向閥(5)內(nèi)部設(shè)置有動(dòng)鐵式雙向電磁鐵。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，其特征在于:所述控制器(2)為雙嵌套式PID控制。根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPC糾偏裝置，其特征在于:所述控制器(2)為三環(huán)嵌套式PID控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，其特征在于:所述穩(wěn)壓氣罐(7)的容量為IL0
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，其特征在于:所述氣動(dòng)比例控制方向閥(5)設(shè)置于所述氣缸(4)前端。
【文檔編號(hào)】G05D3/12GK103605379SQ201310607216
【公開(kāi)日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】張芝泉, 張建浩 申請(qǐng)人:天津賽象科技股份有限公司