Cpc系統(tǒng)糾偏裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種CPC系統(tǒng)糾偏裝置，包括用于測量被控制件的偏移量的位置傳感器、控制器、用于產(chǎn)生和傳遞反饋信號的壓力傳感器、連接線纜和執(zhí)行件，還包括氣缸、氣動比例控制方向閥、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)行件的氣動比例伺服糾偏系統(tǒng)，對被控制件在傳輸時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、維護簡單，環(huán)保性好。
【專利說明】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，即自動對中控制。CPC系統(tǒng)利用光電原理檢測生產(chǎn)過程中的控制對象比如帶鋼的位置，利用電子電路對控制對象的位置信號進行放大、處理，然后經(jīng)控制系統(tǒng)對執(zhí)行件發(fā)出指令，調(diào)整控制對象的位置，從而實現(xiàn)對其對中控制。
[0003]所述的執(zhí)行件的驅(qū)動目前有電動推桿形式和液壓缸形式兩種。
[0004]執(zhí)行件的驅(qū)動為電動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)動力偏小。在被控制對象位置偏差較大且運動速度快時，糾偏效果不佳。
[0005]執(zhí)行件的驅(qū)動為液壓缸形式的糾偏系統(tǒng)，糾偏精度較高，剛性較好，驅(qū)動力大，但需要單獨配備液壓控制單元，成本較高，介質(zhì)泄漏時易造成污染。
[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、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)有的電動形式和液壓形式的糾偏系統(tǒng)不能很好地滿足高效、低成本和結(jié)構(gòu)簡單等要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要 解決的技術(shù)問題是提供一種動作速度快、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、成本低、壽命長、維護方便的CPC系統(tǒng)糾偏裝置。
[0008]為了實現(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)生和傳遞反饋信號的壓力傳感器，還包括氣缸、氣動比例控制方向閥、氣源處理裝置、穩(wěn)壓氣罐和連接管道，所述位置傳感器、壓力傳感器和氣動比例控制方向閥與所述控制器通過所述連接線纜連接，所述氣缸、穩(wěn)壓氣罐和氣源處理裝置通過所述連接管道依次連接，所述氣缸通過機械件與所述執(zhí)行件鉸接。所述機械件可以是銷子、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數(shù)為兩個；所述位置傳感器為紅外線位置傳感器，其采用的光的波長為750nm-1500nm。
[0012]優(yōu)選的是，所述氣動比例控制方向閥內(nèi)部設(shè)置有動鐵式雙向電磁鐵；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)動裝置的氣動比例伺服糾偏系統(tǒng)，適合于氣動伺服系統(tǒng)的控制器，對被控制件在傳輸時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、維護簡單，環(huán)保性好。
【專利附圖】

【附圖說明】
[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。
【具體實施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細說明:
[0017]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的CPC系統(tǒng)糾偏裝置，包括兩個用于測量被控制件的偏移量的采用的光的波長為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)動力的氣缸4、內(nèi)部設(shè)置有動鐵式雙向電磁鐵的氣動比例控制方向閥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和氣動比例控制方向閥5與所述控制器2通過所述連接線纜9連接，所述氣缸4、穩(wěn)壓氣罐7和氣源處理裝置6通過所述連接管道8依次連接，所述執(zhí)行件10通過機械件20連接于所述氣缸4上。所述氣動比例控制方向閥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個模擬量輸入端，分別為2個紅外線位置傳感器信號，2個壓力傳感器信號?？刂破?還帶有I個模擬量輸出端，用以控制氣動比例控制方向閥?？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，減小氣體可壓縮性對控制系統(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)需要也可升級為三環(huán)PID控制。
[0019]控制器2根據(jù)氣缸4的動作速度，自動調(diào)整正反饋增益，通過壓力傳感器3的反饋，控制氣缸4的加速度，同時在輸出到氣動比例控制方向閥的控制信號中疊加顫振信號。
[0020]本發(fā)明提供的CPC糾偏裝置的工作過程如下:
[0021]兩個紅外線位置傳感器I檢測到被控制件的偏移量，把偏移量轉(zhuǎn)換為模擬量信號傳輸給控制器2，經(jīng)控制器2運算后，轉(zhuǎn)換為控制氣動控制比例方向閥5的開口量，使氣缸4進行動作，并帶動執(zhí)行件10工作，糾正被控制件的偏移量，與此同時，壓力傳感器3對氣缸4兩腔氣壓進行測量，并將測量結(jié)果轉(zhuǎn)化為反饋模擬量信號送入控制器2，經(jīng)控制器2運算用于控制氣缸4動作的加速度，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采集模擬量信號并處理A/D轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)，通過控制外圍DAC輸出模擬量控制執(zhí)行機構(gòu)動作，ARM通過雙向總線獲取FPGA處理后的數(shù)據(jù)，并通過信號控制實現(xiàn)人機交互。
[0023]該控制器2分為三個狀態(tài)，分別是自動狀態(tài)、手動狀態(tài)和回中狀態(tài)。
[0024]在糾偏控制開始時，首先在執(zhí)行件10無料的情況下，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檢測執(zhí)行件10當(dāng)前位置，并由控制器2輸出固定電壓信號給氣動控制比例方向閥5，從而通過氣動控制比例方向閥5控制氣缸4來驅(qū)動執(zhí)行件回到初始位置。
[0025]在自動狀態(tài)中，帶材兩側(cè)的紅外線位置傳感器I通過檢測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，并把電壓信號發(fā)送到控制器2中進行計算。若計算結(jié)果與設(shè)定值存在差值，則控制器2通過既定功能運算輸出電壓信號給氣動控制比例方向閥5，從而通過氣動控制比例方向閥5控制氣缸4來驅(qū)動執(zhí)行件10完成糾偏控制。同時由氣缸4兩側(cè)的壓力傳感器檢測氣缸兩腔的壓力值，并把壓力值的電信號發(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)輸出電壓信號給氣動控制比例方向閥5，來驅(qū)動執(zhí)行件10完成糾偏控制。自動糾偏過程直到信號檢測(位置信號和壓力信號)計算結(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)時終止，此時控制器2則以固定值的電壓信號輸出，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)改為手動狀態(tài)時，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)動執(zhí)行件10來完成糾偏控制，直到執(zhí)行件9到達指定位置。
[0027]下面結(jié)合圖2對糾偏裝置的控制系統(tǒng)進行說明:
[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)試端口實現(xiàn)在線調(diào)試及程序固化功能，配置電路負責(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通過與上位數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)遠程控制。
【權(quán)利要求】
1.一種CPC系統(tǒng)糾偏裝置，包括用于測量被控制件的偏移量的位置傳感器(I)、控制器(2)、用于產(chǎn)生和傳遞反饋信號的壓力傳感器(3)、連接線纜(9)、執(zhí)行件(10)和機械件 (20)，其特征在于:還包括氣缸(4)、氣動比例控制方向閥(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)和氣動比例控制方向閥(5)與所述控制器(2 )通過所述連接線纜(9 )連接，所述氣缸(4 )、穩(wěn)壓氣罐(7 )和氣源處理裝置(6 )通過所述連接管道(8)依次連接，所述氣缸(4)通過機械件(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)的個數(shù)為兩個。
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:所述氣動比例控制方向閥(5)內(nèi)部設(shè)置有動鐵式雙向電磁鐵。
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:所述氣動比例控制方向閥(5)設(shè)置于所述氣缸(4)前端。
【文檔編號】G05D3/12GK103605379SQ201310607216
【公開日】2014年2月26日 申請日期: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 申請人:天津賽象科技股份有限公司