之前我们已经介绍过了,今天要介绍的是色标检测方案。
【系统构成】
目前支持色标检测功能的产品有FX5-40SSC-S、FX5-80SSC-S、LD77MS、QD77MS等简易运动控制模块以及运动控制器(本文不作介绍),可以进行2/4/8/16轴的控制,在选型时可以根据系统控制的轴数进行选择。
需要注意的是,FX5-40SSC-S、FX5-80SSC-S支持,所以后面我们要使用到的辅助轴功能可以使用这些指令生成轴,而不需要占用模块实际控制轴数,比如说,FX5-40SSC-S可以控制4个实轴,还可以虚拟4个指令生成轴,所以使用辅助轴功能之后,FX5-40SSC-S还可以控制4个实轴。
但是,LD77MS、QD77MS不支持指令生成轴。比如,QD77MS4项目加盟,可以控制4个实轴,但是如果需要使用辅助轴功能,假设使用一个辅助轴,那么这个辅助轴就占用掉一个实轴轴数了,这个QD77MS4实际上就只能控制3轴了。所以建议选型时选用LD77MS16、QD77MS16,留有裕量以备扩展。
【动作概要】
◾利用旋转切刀将通过传送带恒速传送过来的片材切成设定的长度。切断片材时的切刀圆周速度与传送带速度同步,在此状态下进行切断。
◾为了防止片材长度出现偏差或切断位置偏移色标,检测印刷在片材上的色标,对切刀的切断位置进行补偿。
【控制要点】
Point1:使用通过旋转切刀用凸轮自动生成功能生成的凸轮数据,进行传送带与切刀的同步运转。
Point2:利用色标检测功能检测色标的位置,补偿与基准位置的偏移量。
【各轴的控制内容】
◾传送带轴:恒速控制
◾切刀轴:通过凸轮模式进行与传送带之间的同步控制(单向旋转动作)
【旋转切刀用凸轮自动生成】
通过梯形图设定下述参数, 执行凸轮自动生成请求,则会在指定的凸轮 No.中自动生成旋转切刀用的凸轮模式。
注意:在通过梯形图设定这些参数时,『凸轮自动生成请求』要最后执行,也就是说,先设定好『凸轮自动生成请求』下面的参数,再执行『凸轮自动生成请求』。
【色标位置偏差的补偿】
通过检测前后两个色标信号对应的位置,做减法就可以测量出前后色标之间的实际距离;再与色标之间应有的距离做对比,即可得到材料位置的偏差。
因为有了这个位置的偏差,导致切刀在切的时候会切偏。相当于是,因为传送带(上面的材料)有了位置的偏差,导致了切刀轴与传送带之间产生了同步相位偏差。所以在本方案中,采取的策略是将这个位置的偏差补偿到切刀轴上,通过辅助轴功能对切刀轴与传送带轴之间的同步相位偏差进行补偿。
【色标位置偏差补偿原理】
假设色标之间的间隔是200mm,切刀轴旋转一圈是360degree,则传送带每移动200mm色标,切刀轴要旋转一圈。传送带是输入轴,切刀轴是输出轴,所以这里凸轮轴一周期长度是200mm,凸轮行程量是360degree。
若传送带上材料发生偏移,比如由于材料拉伸,色标间隔变为201mm时,如下图,切刀切断位置会偏移1mm。
输入轴输入200mm,切刀轴旋转一圈;材料拉伸之后,输入轴会输入201mm。那么,如何通过辅助轴功能进行补偿呢?
如下图,主轴与辅助轴的输入经过合成之后作为凸轮轴的输入。如果不使用辅助轴,则主轴输入轴的201mm直接作为凸轮轴的输入。而如果使用辅助轴,则主轴输入轴的输入还需要与辅助轴输入的输入进行合成(叠加)再作为凸轮轴的输入。
因此,我们可以考虑使辅助轴动作-1mm,则与主轴输入合成后输入变为200mm。这样一来,即使传送带移动了201mm,凸轮轴的输入还是200mm,切刀刚好旋转一圈。(材料收缩等情况也可以按照上述过程分析。)
因此,当检测到位置偏差时,将偏差位置通过辅助轴执行,可以实现上述色标位置补偿的效果。
【色标检测的精度】
上述简易运动控制模块的色标检测的精度都是10us。
这个指标并不代表色标信号输入后10us内能捕捉到色标的位置信息,而是一个与被检测材料的运行速度有关的指标。被检测材料的运行速度乘以10us就得到色标检测理论精度。
比如700mm/s的线速度,色标检测理论精度是:
700mm/s×0.000010s=0.007mm
可能会有这样的疑问,检测到色标信号之后,需要锁存伺服电机的位置,而读取该位置也需要时间,当读取到这个位置数据之后,电机已经继续往前走了,它的位置也不再是这个位置数据了。
实际上,这个问题在设计色标检测算法时已经被考虑在内,所以,我们在使用色标检测功能时,无须担心因为通信等引起的延迟。10us的精度就是一个具有可重复性的精度。
初九
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