一种高速飞剪、控制方法、控制装置及存储介质与流程

1.本发明涉及飞剪领域，特别是一种高速飞剪、控制方法、控制装置及存储介质。


背景技术：

2.横向剪切运行中的轧件的剪切机叫做飞剪，是一种能快速切断铁板、钢管、纸卷的加工设备。
3.目前飞剪通常通过以下的控制方式运行：每间隔一个时间周期，例如1毫秒，从测量编码器读取编码信号，计算主轴的运行位置，并根据主轴的运行位置计算从轴的运行位置，以决定从轴的运动方式。而在间隔周期内，飞剪系统无法调整主轴和从轴的运行状态；该控制方式已经无法满足工业发展的高速高精度的要求。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种高速飞剪、控制方法、控制装置及存储介质。
5.本发明解决其问题所采用的技术方案是：
6.本发明的第一方面，一种高速飞剪的控制方法，所述高速飞剪包括主轴、按设定轨迹跟随所述主轴转动的从轴和测量编码器，所述从轴上安装有对待剪切材料进行剪切的刀具，所述测量编码器用于响应于所述主轴变化一标准值则发送一编码信号；
7.所述控制方法包括：
8.响应于接收到的一所述编码信号，计算所述主轴的运动位置；
9.响应于所述主轴的运动位置发生变化的判断结果，计算所述从轴的运动位置。
10.该方案至少具有以下的有益效果：编码器响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；接收到编码器发送的一个编码信号后，控制器立刻计算主轴的运动位置，当主轴的运动位置发生变化，计算从轴的运动位置；则基于每次主轴产生标准值的变化，都会立刻控制从轴作出反应以应对高速高精度的切割；这能避免以往基于时间周期根据时间周期内主轴的变化来控制从轴作出反应所带来的精度不足的问题。
11.根据本发明的第一方面，在响应于所述主轴的运动位置发生变化的判断结果，计算所述从轴的运动位置的步骤之前，还包括以下步骤：判断所述主轴的运动位置是否发生变化。
12.根据本发明的第一方面，所述主轴与输送待剪切材料的传输机构连接，所述主轴用于控制送料速度；所述控制方法还包括：通过调节所述主轴的运动位置和所述从轴的运动位置的关系，使得刀具的切向速度和送料速度相同。
13.本发明的第二方面，一种高速飞剪的控制装置，所述高速飞剪包括主轴、按设定轨迹跟随所述主轴转动的从轴和测量编码器，所述从轴上安装有对待剪切材料进行剪切的刀具，所述测量编码器用于响应于所述主轴变化一标准值则发送一编码信号；所述控制装置与所述测量编码器通信连接；
14.所述控制装置包括：
15.第一计算单元，用于响应于接收到的一所述编码信号，计算所述主轴的运动位置；
16.第二计算单元，用于响应于所述主轴的运动位置发生变化的判断结果，计算所述从轴的运动位置。
17.该方案至少具有以下的有益效果：编码器响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；接收到编码器发送的一个编码信号后，控制器立刻计算主轴的运动位置，当主轴的运动位置发生变化，计算从轴的运动位置；则基于每次主轴产生标准值的变化，都会立刻控制从轴作出反应以应对高速高精度的切割；这能避免以往基于时间周期根据时间周期内主轴的变化来控制从轴作出反应所带来的精度不足的问题。
18.根据本发明的第二方面，一种高速飞剪的控制装置还包括判断单元，所述判断单元用于判断所述主轴的运动位置是否发生变化。
19.根据本发明的第二方面，所述主轴与输送待剪切材料的传输机构连接，所述主轴用于控制送料速度；所述控制装置还包括匀速调节单元，所述匀速调节单元通过调节所述主轴的运动位置和所述从轴的运动位置的关系，使得刀具的切向速度和送料速度相同。
20.本发明的第三方面，一种高速飞剪，包括如本发明的第二方面所述的控制装置。
21.该方案至少具有以下的有益效果：编码器响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；接收到编码器发送的一个编码信号后，控制器立刻计算主轴的运动位置，当主轴的运动位置发生变化，计算从轴的运动位置；则基于每次主轴产生标准值的变化，都会立刻控制从轴作出反应以应对高速高精度的切割；这能避免以往基于时间周期根据时间周期内主轴的变化来控制从轴作出反应所带来的精度不足的问题。
22.本发明的第四方面，一种高速飞剪的控制装置，包括至少一个控制处理器和用于与所述至少一个控制处理器通信连接的存储器；所述存储器存储有可被所述至少一个控制处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个控制处理器执行，以使所述至少一个控制处理器能够执行如本发明的第一方面所述的控制方法。
23.该方案至少具有以下的有益效果：编码器响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；接收到编码器发送的一个编码信号后，控制器立刻计算主轴的运动位置，当主轴的运动位置发生变化，计算从轴的运动位置；则基于每次主轴产生标准值的变化，都会立刻控制从轴作出反应以应对高速高精度的切割；这能避免以往基于时间周期根据时间周期内主轴的变化来控制从轴作出反应所带来的精度不足的问题。
24.本发明的第五方面，存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被控制处理器执行时实现如本发明的第一方面所述的控制方法。
25.该方案至少具有以下的有益效果：编码器响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；接收到编码器发送的一个编码信号后，控制器立刻计算主轴的运动位置，当主轴的运动位置发生变化，计算从轴的运动位置；则基于每次主轴产生标准值的变化，都会立刻控制从轴作出反应以应对高速高精度的切割；这能避免以往基于时间周期根据时间周期内主轴的变化来控制从轴作出反应所带来的精度不足的问题。
26.本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
27.下面结合附图和实例对本发明作进一步说明。
28.图1是本发明实施例一种高速飞剪的控制方法的流程图；
29.图2是本发明实施例一种高速飞剪的控制方法的另一流程图；
30.图3是本发明实施例一种高速飞剪的控制装置的结构图；
31.图4是本发明实施例一种高速飞剪的电路控制系统的结构图。
具体实施方式
32.本部分将详细描述本发明的具体实施例，本发明之较佳实施例在附图中示出，附图的作用在于用图形补充说明书文字部分的描述，使人能够直观地、形象地理解本发明的每个技术特征和整体技术方案，但其不能理解为对本发明保护范围的限制。
33.在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
34.在本发明的描述中，若干的含义是一个或者多个，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
35.本发明的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。
36.参照图1，本发明的第一方面的实施例，提供了一种高速飞剪的控制方法。高速飞剪包括主轴、按设定轨迹跟随主轴转动的从轴和测量编码器200，从轴上安装有对待剪切材料进行剪切的刀具，测量编码器200用于响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；控制方法包括：步骤s100、响应于接收到的一编码信号，计算主轴的运动位置；步骤s300、响应于主轴的运动位置发生变化的判断结果，计算从轴的运动位置。
37.在该实施例中，编码器响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；接收到编码器发送的一个编码信号后，控制器立刻计算主轴的运动位置，当主轴的运动位置发生变化，计算从轴的运动位置；则基于每次主轴产生标准值的变化，都会立刻控制从轴作出反应以应对高速高精度的切割。
38.这能避免以往基于时间周期根据时间周期内主轴的变化来控制从轴作出反应所带来的精度不足的问题，这是由于在高度高精度的环境下，在一个时钟周期内，编码器已经发送多个编码信号，而控制器只能等待一个时钟周期才会作出反应。
39.需要说明的是，主轴可以为执行机构中便于获取其位置的参考轴，例如可以是伺服电机驱动或者异步电机驱动并与执行机构的轴同步的转轴。另外，主轴也可以是一个虚拟的轴，仅用于表示输送的待剪切材料的当前位置或速度。则主轴变化的标准值是人为设定的，可以是主轴变化的角度，例如设置为10度；也可以是主轴变化的距离，例如设置为1mm。当然在该实施例中，主轴与输送待剪切材料的传输机构连接，主轴用于控制送料速度。
40.飞剪可应用于钢筋冷轧机等生产设备中，以控制进行钢筋切割；或应用到切纸机中，以控制进行切纸工作。执行机构由伺服电机驱动运行，执行机构中的从轴通过传动机构连接到执行机构的转动轴，其中从轴上安装有切割刀具。
41.例外，主轴存在作不等速运动和等速运动的情况。对于主轴作不等速运动的时候，当标注值为主轴变化的特定距离的时候，则测量编码器200发送编码信号的时间间隔是不同的。对于主轴作等速运动的时候，当标注值为主轴变化的特定距离的时候，则测量编码器200发送编码信号的时间间隔是相同的。
42.本发明的第一方面的某些实施例，在响应于主轴的运动位置发生变化的判断结果，计算从轴的运动位置的步骤之前，还包括以下步骤：步骤s200、判断主轴的运动位置是否发生变化。
43.具体地，接收到的一当前编码信号，计算主轴的当前运动位置，然后将主轴的当前运动位置与由前一编码信号得到的主轴的前一运动位置进行比较，以判断主轴的运动位置是否发生变化。
44.需要说明的是，当主轴没有运动的时候，编码器并不会发送编码信号。
45.本发明的第一方面的某些实施例，控制方法还包括：通过调节主轴的运动位置和从轴的运动位置的关系，使得刀具的切向速度和送料速度相同。
46.需要说明的是，待剪切材料的定尺长度是根据主轴的转数决定的，与此同时，需要保持刀具的切向速度和送料速度相同，即对于飞剪所谓的速度同步，以避免刀具损坏或待剪切材料变形。而刀具的切向速度受从轴的运动位置影响，送料速度受主轴的运动位置影响，因此需要通过调节主轴的运动位置和从轴的运动位置的关系，使得刀具的切向速度和送料速度相同。
47.另外，对于该高速飞剪，其采用电子凸轮。通过ecam，任何从轴或多个从轴组成的从轴组都可以连接到主轴从而模拟机械凸轮的运动方式。这使得一个或多个轴可以周期性的与主轴进行同步。主轴可以由任何电机驱动或者是一台编码器。控制器将ecam功能处理为在一个循环中从轴位置与主轴位置相对关系的关系表。从轴的循环包括迅速加速至追赶传输机构的速度，在高速下定位切割，然后迅速减速，最后返回启始位置。
48.参照图3，本发明的第二方面的实施例，一种高速飞剪的控制装置100，高速飞剪包括主轴、按设定轨迹跟随主轴转动的从轴和测量编码器200，从轴上安装有对待剪切材料进行剪切的刀具，测量编码器200用于响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；控制装置100与测量编码器200通信连接；
49.控制装置100包括第一计算单元110和第二计算单元130；第一计算单元110用于响应于接收到的一编码信号，计算主轴的运动位置；第二计算单元130用于响应于主轴的运动位置发生变化的判断结果，计算从轴的运动位置。
50.在该实施例中，编码器响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号；接收到编码器发送的一个编码信号后，控制器立刻计算主轴的运动位置，当主轴的运动位置发生变化，计算从轴的运动位置；则基于每次主轴产生标准值的变化，都会立刻控制从轴作出反应以应对高速高精度的切割。这能避免以往基于时间周期根据时间周期内主轴的变化来控制从轴作出反应所带来的精度不足的问题。
51.本发明的第二方面的某些实施例，一种高速飞剪的控制装置100还包括判断单元
120，判断单元120用于判断主轴的运动位置是否发生变化。
52.本发明的第二方面的某些实施例，主轴与输送待剪切材料的传输机构连接，主轴用于控制送料速度；控制装置100还包括匀速调节单元，匀速调节单元通过调节主轴的运动位置和从轴的运动位置的关系，使得刀具的切向速度和送料速度相同。
53.需要说明的是，本发明的第二方面所提供的高速飞剪的控制装置100采用如本发明的第一方面所提供的高速飞剪的控制方法，具有相同的技术方案，解决相同的技术问题，具有相同的技术效果，在此不再详述。
54.本发明的第三方面的实施例，提供了一种高速飞剪，包括如本发明的第二方面的实施例的控制装置100。
55.高速飞剪包括主轴、按设定轨迹跟随主轴转动的从轴和测量编码器200，从轴上安装有对待剪切材料进行剪切的刀具，测量编码器200用于响应于主轴变化一标准值则发送一编码信号。
56.控制装置100包括第一计算单元110、判断单元120和第二计算单元130；第一计算单元110用于响应于接收到的一编码信号，计算主轴的运动位置；第二计算单元130用于响应于主轴的运动位置发生变化的判断结果，计算从轴的运动位置。判断单元120用于判断主轴的运动位置是否发生变化。
57.该高速飞剪，其采用电子凸轮。通过ecam，任何从轴或多个从轴组成的从轴组都可以连接到主轴从而模拟机械凸轮的运动方式。这使得一个或多个轴可以周期性的与主轴进行同步。主轴可以由任何电机驱动或者是一台编码器。控制装置100将ecam功能处理为在一个循环中从轴位置与主轴位置相对关系的关系表。从轴的循环包括迅速加速至追赶传输机构的速度，在高速下定位切割，然后迅速减速，最后返回启始位置。
58.参照图4,对于该高速飞剪的电路控制系统，控制装置100采用stm32f750型号的mcu，测量编码器200采用xc6slx45型号的fpga编码器，测量编码器200与差分信号处理器500连接，差分信号处理器500采用26ls31型号，控制装置100由25w40型号的flash存储单元400存储数据，控制器采用el357型号的逻辑数字处理器300进行逻辑数字运算。
59.本发明的第四方面的实施例，提供了一种高速飞剪的控制装置，包括至少一个控制处理器和用于与至少一个控制处理器通信连接的存储器；通信接口用于存储器和处理器与外部进行通信；存储器存储有可被至少一个控制处理器执行的指令，指令被至少一个控制处理器执行，以使至少一个控制处理器能够执行如本发明的第一方面的实施例的控制方法。
60.如果存储器、处理器和通信接口独立实现，则存储器、处理器和通信接口可以通过总线相互连接并完成相互间的通信。总线可以是工业标准体系结构总线、外部设备互连总线或扩展工业标准体系结构总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
61.可选的，在具体实现上，如果存储器、处理器及通信接口集成在一块芯片上，则存储器、处理器及通信接口可以通过内部接口完成相互间的通信。
62.本发明的第五方面的实施例，提供了存储介质。存储介质存储有计算机可执行指令，计算机可执行指令被控制处理器执行时实现如本发明的第一方面的实施例的控制方法。
63.本发明实施例的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存
储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质的更具体的示例至少(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读存储介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
64.在本发明实施例中，存储介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于指令执行系统、输入法或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、射频，或者上述的任意合适的组合。
65.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
66.以上所述，只是本发明的较佳实施例而已，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，都应属于本发明的保护范围。