[發明專利]一種正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統與控制方法

在審

• 申請號: 201611225444.0
• 申請日: 2016-12-27
• 公開（公告）號: CN106624304A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: 孫玉國;孫瑞熙;王志昊
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: B23K10/00
• 分類號: B23K10/00;B23K26/70;G06F17/50
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司31204
• 代理人: 郁旦蓉

1. 一種正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統，用于測量并控制切割頭與待切割板材之間的間隙值，并控制該間隙值處于設定值，其特征在于，包括：

間隙調節機構，與所述切割頭連接，包括電機，用于調節所述切割頭與所述待切割板材之間的間隙；

電容檢測電路，具有輸入端和輸出端，用于測量所述切割頭與所述待切割板材之間的電容值并通過所述輸出端發送出去；

驅動器，與所述間隙調節結構連接，用于直接驅動該間隙調節機構；以及

控制器，與所述驅動器和所述電容檢測電路連接，接收從所述輸出端發送來的電容值，將該電容值與所述設定值進行比較處理后得出控制信號，并發出該控制信號來控制所述驅動器，

其中，所述輸入端具有兩根導線，分別與所述切割頭、所述待切割板材連接。

2.根據權利要求1所述的正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統，其特征在于，還包括：

參數設定與監控單元，與所述控制器連接，用于設定所述預定數值，并實時獲取所述電容值并轉換為間隙值進行顯示。

3.根據權利要求2所述的正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統，其特征在于：

其中，所述間隙調節機構還包括滾珠絲杠滑臺，

所述電機為伺服電機，

所述伺服電機與所述驅動器連接，所述滾珠絲杠滑臺與所述伺服電機、所述切割頭直接連接，

所述驅動器驅動所述伺服電機帶動所述滾珠絲杠滑臺動作從而調節所述切割頭與所述待切割板材之間的間隙值。

4.根據權利要求1所述的正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統，其特征在于：

其中，所述控制器為MCU控制器。

5.根據權利要求1所述的正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統，其特征在于：

其中，所述控制器為采用PID負反饋控制原理。

6.根據權利要求2所述的正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統，其特征在于：

其中，所述參數設定與監控單元為工控機。

7.根據權利要求1所述的正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統，其特征在于：

其中，所述電容檢測電路中的電容檢測轉換芯片為AD7746。

8.根據權利要求7所述的正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統，其特征在于：

其中，所述所述電容檢測電路還包括與電容檢測轉換芯片相連的STC12高速單片機芯片。

9.一種根據權利要求1所述的正負十分之一毫米級間隙動態測量控制系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一，設第k時刻的間隙誤差error(k)為：

error(k)＝Set-Measure(k) (1)

(1)式中，Set為間隙設定值，Measure(k)為實際測量值；

步驟二，控制器的控制律表達式為：

Pul(k)＝K_p·[err(k)-err(k-1)]+K_i·err(k)+K_d[err(k)-2err(k-1)+err(k-2)] (2)

(2)式中，Pul(k)為控制器發出的脈沖信號頻率，它與間隙調節機構的運動速度成正比，K_p，K_i，K_d分別為比例環節系數、積分環節系數和微分環節系數；

步驟三，所述驅動器根據Pul(k)的大小對應計算出所述電機的轉速，該電機的轉向由error(k)值確定：當誤差在正負十分之一毫米內的時候，所述電機停止轉動，轉速為零，否則根據偏差的正負進行轉向的反向切換；

步驟四，所述間隙調節機構根據的所述電機根據步驟三中得到的轉速來運轉，調節所述切割頭與所述待切割板材之間的間隙。