[發明專利]一種應用于多層皮革數控裁割機床的速度控制方法

有效

• 申請號: 201010602138.0
• 申請日: 2010-12-25
• 公開（公告）號: CN102081380A
• 公開（公告）日: 2011-06-01
• 發明（設計）人: 趙燕偉;楊帆;儲旭明;陳建;桂元坤;蘇楠
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G05B19/416
• 分類號: G05B19/416
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;王利強

技術領域

本發明涉及多層皮革數控裁割機床領域，尤其是一種多層皮革數控裁割機床的速度控制方法。

背景技術

數控裁割技術包含有最先進的機械技術、計算機與信息處理技術、系統技術、自動控制技術、傳感與檢測技術、伺服傳動技術。隨著數控技術的發展，數控裁割技術逐步朝開放式、智能化、高速化的方向發展。國外皮革裁割系統已經發展成集成化和智能化的數控集成系統，但是，國外先進的數控皮革裁割機雖然功能強大，但是價格昂貴，且對我國采取技術壟斷和封閉政策。

對于該速度規劃方法，相關國內研究機構也進行了一定的探索與研究。由上海奈凱電子科技有限公司發明的數控機床系統中實現對刀路進行插補控制的方法(200710171564.1)；由鴻富錦精密工業(深圳)有限公司發明的計算機數值控制工具機及其加減速度方法(200810301587.4)；由廣西大學實時前瞻全程加減速控制的NURBS曲線自適應分段插補方法(200910113894.4)；由中國科學院沈陽計算技術研究所有限公司與沈陽高精數控技術有限公司聯合發明的一種基于濾波技術的數控系統加減速控制方法(200610155810.X)等。上述部分發明方法是針對運動曲線進行的速度規劃方法和插補算法，與實際工藝有很大差別，雖然具有一定的通用性，但是不能直接應用于某種具體設備的控制。另外部分發明方法的提出針對于某一技術設備的專用速度規劃和控制方法，對多層皮革數控裁割機速度規劃和控制只能起到一定借鑒作用，但是并不適合本技術的速度規劃方法和加工工藝要求。本規劃方法是按照隨著皮革的裁割強度、裁割軌跡曲率半徑、裁割層數，規劃出不同的裁割速度，使裁割切削力保持穩定，從而達到裁割順暢，振動小，尺寸誤差波動幅度小之目的；同時伺服電機輸出功率相對穩定，對于提高動力源使用壽命具有重要意義。

上海大學張建宏利用機電一體化集成方法完成對數控服裝裁剪機的系統設計；寧波大學李國富等研究了數控服裝裁剪機的控制系統設計。西安交通大學的丁文捷探討了基于格柏裁床的數字程序控制技術二次開發。沈俊佳采用了基于自適應MMAS蟻群算法的裁刀下刀點優化方法對下刀點進行了優化、采用了基于貝塞爾曲線的輪廓拐角平滑過渡裁剪技術對曲線的過度拐角進行了處理。浙江大學的朱年軍探討了用于皮革的裁剪機控制系統設計。上海大學趙懿峰分析了裁剪機工作時裁刀的實際復雜受力情況，對裁刀糾偏問題進行了詳細的討論，并采用模糊控制的方法，處理刀具在不同受力情況下裁刀偏轉角度的問題。浙江大學陳子辰和王文結合浙江省重大招標項目“皮革制品準柔性制造技術開發”，開發了一套的皮革裁剪加工自動化系統，并申請了國家發明專利功能集成式數控自動化皮革裁剪方法(200610155436.3).

目前國內相關技術領域主要對刀具速度規劃進行了一定研究，并提出了一些算法，這些研究成果都是針對于單層皮革裁割加工。由于單層皮革對于機床運動進給運動較小，因此僅僅屬于平面運動控制方法，即只根據加工路徑進行速度規劃和控制算法，與數控機床本身動態特性、皮革材料特性以及加工工藝特性緊密結合程度很低或者相關性不大。但是，就多層皮革而言，其材料特性、機床動態特性以及工藝技術對加工精度影響較大，屬于空間控制系統，尤其針對于裁割過程中路徑曲率半徑的變化，如果繼續采用原有平面控制系統，那么速度與效率優化程度大大降低，刀補誤差也較大。

發明內容

為了克服已有的皮革裁割加工的速度控制方法應用到多層皮革加工場合時速度和效率優化程度低、刀補誤差較大的不足，本發明提供一種適用于多層皮革加工場合、加工速度和效率優化程度高、降低刀補誤差的應用于多層皮革數控裁割機床的速度控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種應用于多層皮革數控裁割機床的速度控制方法，所述速度控制方法包括以下步驟：

1)設定多層皮革數控裁割過程包括主運動和進給運動，所述主運動為片狀刀具的高頻振動，所述進給運動為裁割刀具的平面運動；

對于所述進給運動的速度控制，首先按照數控機床速度控制曲線S將速度曲線分為七大階段：勻加加速度J_a、勻加速、勻減加速度、加速度為零、反向勻加加速度、反向勻加速、反向勻減加速度，規定除加速度為零階段以外，其他六階段時間相同且均為nT，其中T為插補周期，n為某一整數，根據機床進給最大加速度a_max以及進給最大速度V_max性能指標計算出機床的加加速度J_a以及推導出加速度公式和速度計算公式；