專利名稱：智能五軸聯動數控ab點膠機的膠量跟隨控制裝置及方法
技術領域：
本發明涉及五軸聯動數控點膠系統技術領域，具體涉及一種適用于智能五軸聯動數控AB點膠機的實時按比例跟隨的空間軌跡的點膠量控制裝置及方法。
背景技術：
AB點膠機，又稱AB雙液點膠機，是一種專門用于點雙組份膠水的機器，同普通單液點膠機有著明顯的區別，首先，AB點膠機有兩個料桶，其中A料桶用于裝本膠(樹脂，填料，磨料等的混合物)，B料桶用于裝催化劑(固化劑，表面活性劑，填料等的混合物)，當本膠遇到催化劑時，膠水才開始固化；其次，膠水是通過機器來實現自動混合，用于生產量比較大的產品的點膠，由于AB料桶是分開的，是通過點膠泵將膠水抽到混合管中，因此不用擔心膠水在桶中發生固化；最后，用普通的單液機來點雙組份的膠水，一般適用于量比較小的 產品，需要人工將膠水提前混合好，然后倒進注膠筒里面，每次量不能太多，否則還沒用完的膠水，就會固化變質。根據不同的膠水性能，A料和B料的體積比或質量比，必須具有一個合適的比例的，每種AB膠的組分都不相同，一般需要根據具體說明書的比例結合外界溫度進行微調，比如增加固化劑比例，可使固化時間縮短，膠層變硬變脆，抗拉/抗剪切/抗彎折強度變高，韌性降低；而降低固化劑比例，會延長固化時間，膠層變軟，韌性增強而強度降低，抗震性好，AB膠的具體比例必須根據實際需要參照環境溫度進行配比。目前，AB點膠機的控制一般采用獨立的控制器，出膠量方式都是在點膠頭出膠時，A料和B料的點膠泵轉速按照一定的比例旋轉分別出膠然后在中間容器中混合，從而控制AB膠量的比例，一旦設置好出膠速度后，點膠過程出膠速度維持恒定，但這樣的簡單膠量混合控制方式有幾個弊端，具體如下I)當點膠軌跡為空間曲線運動時，因曲線曲率變化和機床負載能力所限，點膠頭需時刻進行加減速控制，運動速度是時刻變化的，如果AB出膠速度恒定不變，當點膠頭運動較慢時，點膠量會比要求的多；反之，點膠頭運動較快時，點膠量會比要求的少，即機床軸速度較快時出現的缺膠現象，機床軸速度較慢時出現的多膠或大塊聚膠現象，最終造成點膠條帶的膠量不均勻；2)因AB出膠速度所限，機床軸的最大速度不能根據AB出膠最大速度做出調整，出現AB出膠的速度跟不上點膠頭運動的速度，而產生嚴重缺膠現象；3) A料和B料比例跟外界溫度密切相關，不同溫度應使用不同的比例，現有的AB點膠機混合比例一旦設置好，將不能跟隨溫度自動調節混合比例，影響點膠的質量。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中的不足，提供一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制裝置及方法，運作在三軸運動控制平臺基礎上添加A和B兩軸電機帶動的點膠泵構成的五軸聯動數控系統上，充分考慮機床的運動，點膠頭的運動以及外界溫度的影響，滿足從任意速度和加速度過渡到可隨時調節的任意目標速度的S型加減速，能使點膠運動具有較高平穩性，實現AB膠點機的出膠速度變化過程中配比始終與外界溫度相適應，點膠量均勻一致，具有良好的應用前景。為了實現上述目標，本發明采用如下的技術方案一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制裝置，包括A料桶、B料桶和三軸運動控制平臺，所述A料桶和B料桶位于三軸運動控制平臺的上方，且之間設有擋板，所述A料桶和B料桶的底部均設有混合管，并通過混合管通道與注膠筒連接，所述注膠筒的底部設有點膠頭，所述三軸運動控制平臺設有X、Y、Z三軸電機，所述X、Y、Z三軸電機用于控制點膠頭在運動軸上運動，其特征在于還包括用于測試注膠筒外圍溫度的溫度采集器、用于控制A料桶和B料桶出料量的A、B電機和后臺終端，所述溫度采集器的輸出端與后臺終端相連接，所述后臺終端通過五軸運動控制卡控制A電機、B電機和X、Y、Z三軸電機的轉動·速度。一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制方法，其特征在于運行在所述的膠量跟隨控制裝置上，包括以下步驟，步驟(I)確定A料和B料配比通過溫度采集器(10 )實時采集注膠筒外圍溫度，處理后傳送給后臺終端，后臺終端查表得到實時的A料和B料的膠量配比；步驟(2)確定插補周期把需要注膠加工的一段直線或圓弧的時間分為若干個時間間隔，所述各時間間隔為插補周期；步驟(3)控制注膠筒中A料和B料膠量配比含量在當前的插補周期內，調節A和B電機的轉速控制A料桶和B料桶出料量，保證注膠筒中A料和B料膠量配比含量與步驟(I)得到的A料和B料膠量配比保持一致；步驟(4)控制點膠頭的空間運動軌跡在插補周期內，采用插補計算方法，通過X、Y、Z三軸電機控制點膠頭的空間運動軌跡，完成膠量跟隨加工。前述的一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制方法，其特征在于所述步驟(3)在當前的插補周期內，調節A和B電機的轉速控制A料桶和B料桶出料量的方法，包括以下步驟，I)根據單位長度所需的總膠量Gu和當前插補周期內的總運動距離Lt，在本插補周期內的總膠量Gt為公式(1)，Gt=Gu^Lt(I)2)根據步驟(I)實時查表得到的當前溫度對應的A料和B料膠量配比Ra:Rb，根據公式(2)、(3)計算出當前插補周期內A料和B料的量Gta、Gtab,Gta -Gt* —————(2)
L 」(Ra+Rb)(“b = (,/ *--
L 」(Ra + Rb)(3)3)根據公式(4)、(5)，計算A、B電機的脈沖數量為Pa、Pb，A電機在本插補周期的內脈沖量為
權利要求
1.一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制裝置，包括A料桶(1)、B料桶(2)和三軸運動控制平臺(3)，所述A料桶(I)和B料桶(2)位于三軸運動控制平臺(3)的上方，且之間設有擋板(4)，所述A料桶(I)和B料桶(2)的底部均設有混合管(5)，并通過混合管(5 )通道與注膠筒(6 )連接，所述注膠筒(6 )的底部設有點膠頭(7 )，所述三軸運動控制平臺(3)設有X、Y、Z三軸電機，所述X、Y、Z三軸電機用于控制點膠頭(7)在運動軸上運動，其特征在于還包括用于測試注膠筒(6 )外圍溫度的溫度采集器(10 )、用于控制A料桶(I)和B料桶(2)出料量的A、B電機和后臺終端(11)，所述溫度采集器(10)的輸出端與后臺終端(11)相連接，所述后臺終端(11)通過五軸運動控制卡(12 )控制A電機(8 )、B電機(9 )和X、Y、Z三軸電機的轉動速度。
2.一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制方法，其特征在于運行在所述的膠量跟隨控制裝置上，包括以下步驟， 步驟(I)確定A料和B料配比 通過溫度采集器(10 )實時采集注膠筒(6 )外圍溫度，處理后傳送給后臺終端(11)，后臺終端(11)查表得到實時的A料和B料的膠量配比； 步驟(2)確定插補周期 把需要注膠加工的一段直線或圓弧的時間分為若干個時間間隔，所述各時間間隔為插補周期； 步驟(3 )控制注膠筒(6 )中A料和B料膠量配比含量 在當前的插補周期內，調節A和B電機的轉速控制A料桶(I)和B料桶(2)出料量，保證注膠筒(6)中A料和B料膠量配比含量與步驟(I)得到的A料和B料膠量配比保持一致； 步驟(4 )控制點膠頭(7 )的空間運動軌跡 在插補周期內，采用插補計算方法，通過X、Y、Z三軸電機控制點膠頭(7)的空間運動軌跡，完成膠量跟隨加工。
3.根據權利要求I所述的一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制方法，其特征在于所述步驟(3)在當前的插補周期內，調節A和B電機的轉速控制A料桶(I)和B料桶(2)出料量的方法，包括以下步驟， I)根據單位長度所需的總膠量Gu和當前插補周期內的總運動距離Lt，在本插補周期內的總膠量Gt為公式(I )， Gt=Gu^Lt(I) 2)根據步驟(I)實時查表得到的當前溫度對應的A料和B料膠量配比Ra: Rb，根據公式(2)、(3)計算出當前插補周期內A料和B料的量Gta、Gtab,
4.根據權利要求I所述的一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制方法，其特征在于步驟(4)所述插補計算方法，包括以下步驟， 1)設當前的插補周期為T，當前插補周期內點膠頭(7)的運動速度為Ft，根據公式(6)得到當前的插補周期T內的點膠頭(7)總運動距離Lt，
5.根據權利要求4所述的一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制方法，其特征在于所述5)五軸運動控制卡(12)實時采集點膠頭(7)在運動軸上的運動速度，對點膠頭(7)在運動軸上的運動速度進行調整的方法，包括以下步驟， 1)在當前的插補周期內的最高脈沖頻率為Fvmax，則運動軸上的X、Y、Z軸最大速度分別為， Vmx=Fvmax氺Dx氺60 Vmy=Fvmax氺Dy氺60 Vmz=Fvmax氺Dz氺60 在運動軸上的X軸、Y軸、Z軸的運動總距離分別為Lx、Ly, Lz，對應X軸、Y軸、Z軸的最大合成插補速度vtx、Vty> Vtz分別為Vix = Vmx Lx- + Lyi + Lx.: / Lx Viv = Vmv^ J!,X2 -I-1.V1 -I- Lx1 !Ly Viz = Vmx * Λ/1.Xz + I,y1 + Lx ' / Lz 其中·+i/+Zx2為當前的插補周期內的插補線段長度，對應該插補線段長度的點膠頭(7)的最大合成速度Vt，取Vtx、Vty、Vtz中最小值為Vt=min(Vtx，Vty, Vtz) 2)上述的最大合成速度Vt，還受限于A電機(8)和B電機(9)的最高旋轉速度，設A電機(8)和B電機(9)的最高脈沖頻率為Fmaxg，得到A電機(8)的最大運動速度Vta和B電機(9)的最大運動速度Vtb滿足以下關系式，r, F max e *Da*60*(Ra + Rb) Via <------Gu * Rar,, /·' max * Db *60* (Ra + Rb) l ib <------Ga * Rb 對應該插補線段長度的點膠頭(7)的最大合成速度Vt，取Vtx、Vty、Vtz、Vta、Vtb中最小值，Vt=min (Vtx, Vty, Vtz, Vta, Vtb) 3)采用的S型加減速方法，控制點膠頭(7)從任意當前速度和加速度過渡到最大合成速度Vt。
6.根據權利要求5所述的一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制方法，其特征在于所述3)采用的S型加減速方法，控制點膠頭(7)從任意當前速度和加速度過渡到最大合成速度Vt，包括以下步驟， 1)計算當前的加速度Kw 設最大合成速度Vt為目標進給速度Vt，加減速時的最大加速度值為Km，加速度變化率為C，當前進給速度為Vi,當前加速度為Ki,則每個插補周期T內加速度值變化量為Δ K=C*T，根據公式(13)，計算當前的加速度Kitl為， Kt0 = SIGNiV2 -Vt)*p*\Vt-V^O(13) 這里當-Λ K〈KiQ〈 Λ K時，令KiQ=0，SIGN為符號函數； 2)計算實際的加速度當 K=Ki0- Λ K 時，則令 Kw=Ki+ Δ K當 Ki+1>Km 時，則令 Ki+1=Km當 KP=Ki0+ Λ K 時，則令 Ki+1=K「Δ K當 Ki+1〈-KmW，則令 Ki+1=-Km當 Ki0- Δ K<Ki<Ki0+ Λ K 時，則令 Kw=Ki 3)計算下一個插補周期的進給速度Vi+1 Vi+1=Vi+Ki+1 4)令Vi=Ui=Kw，重復以上步驟，直至點膠頭(7)的運動速度達到目標進給速度Vt，完成S型的加減速的控制。
全文摘要
本發明公開了一種智能五軸聯動數控AB點膠機的膠量跟隨控制裝置及方法，在三軸運動控制平臺基礎上添加A和B兩軸由步進電機或伺服電機帶動的點膠泵構成五軸聯動的插補數控系統，充分考慮機床的運動、A、B料的點膠泵的運動及外界溫度的相互影響，滿足從任意當前速度和加速度過渡到可隨時調節的任意目標速度的S型的加減速，能使點膠運動具有較高平穩性，實現AB膠點機的出膠速度變化過程中配比始終與外界溫度相適應，點膠量均勻一致，具有良好的應用前景。
文檔編號B05C11/10GK102836806SQ20121032874
公開日2012年12月26日 申請日期2012年9月6日 優先權日2012年9月6日
發明者史中權, 丁坤, 卞新高 申請人:河海大學常州校區