一種基于磨邊機恒線速度磨削的控制算法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及自動化控制技術領域，具體為一種基于磨邊機恒線速度磨削的控制算 法。
【背景技術】
[0002] 目前磨邊機主要分為兩類:手動磨邊機和自動磨邊機。傳統的自動磨邊機，也稱靠 模仿形機，其通過靠模來控制被磨削產品形狀，利用產品模板定位。但是，這種磨邊機每磨 削一種餐具盤，便需要制作一種模板來定位，生產成本高，且效率低。隨著橡膠、塑料等工業 經濟的迅速發展，磨邊機的應用范圍進一步擴大，開始應用于塑料餐具盤的磨邊工藝，不斷 地適用于不同形狀、規格尺寸餐具盤的加工。隨著餐具盤形狀越來越復雜，從圓形盤到方形 盤，對磨邊機磨削提出愈來愈高的要求，為了保證餐具盤邊緣均勻的去除，砂輪沿餐具盤邊 緣進行恒線速度、恒力矩跟隨是現階段的關鍵。
[0003] 在現有的實際應用中，采用帶有轉矩模式的伺服驅動，通過參數配置即可實現砂 輪的恒力矩跟隨，該方案對于一般的圓形、橢圓形餐具盤具有較好的應用效果。但對于長寬 比較大或尖角較多的餐具盤來說，難以在拐角處實現快速、及時的跟蹤，從而導致磨邊不夠 均勻或者磨不到，故該方案難以滿足復雜多樣的異形邊餐具盤的磨邊要求。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在于提供一種基于磨邊機恒線速度磨削的控制算法，以解決上述背 景技術中提出的問題。
[0005] 為實現上述目的，本發明提供如下技術方案:一種基于磨邊機恒線速度磨削的控 制算法，該方法包括以下步驟： 步驟1:構建磨邊機運動數學模型，建立運動坐標系x〇y，（x方向為砂輪的進給速度方 向，y方向為盤旋轉切向速度，坐標原點為轉盤旋轉中心）； 步驟2:根據餐具盤的外輪廓曲線，導出輪廓曲線DXF文件，讀取文件離散化曲線，得到η 個離散點，并輸出各點的坐標值(苑，_)(纟賽其中，Λ)和淡―是 曲線加工過程中的任意兩點，其相位角分別是?、露，將曲線任意兩點（，_)和， 揚-1)進行坐標轉換，轉換為x〇y坐標系下的兩點(_，_f)和 坐標轉換公式：
式中，α-β為兩點相位角差； 步驟3:計算輪廓曲線每個離散點的砂輪進給速度、轉盤切向速度1^。將磨削速度 ft分解成砂輪進給速度1^：和轉盤切向速度為胸:與馬^:的夾角，外輪廓曲線離散點越 密集，樹_錢近似等于兩點連線的斜率；
步驟4:根據離散點坐標數據和速度編寫G代碼程序； 步驟5:采集砂輪進給電機電流和砂輪旋轉電機電流|s:..，在η個周期內采集η個電流 值和^ _)，采取堆棧方式存儲電流值，即按"一進一出"的存取原則； 步驟6:對采集的砂輪進給電機電流和砂輪旋轉電機電流進行濾波處理，采用算數平均 方法，得到濾波后的電流￡、￡，每周期刷新一次，計算得到電流|^和'值；
步驟7:給定權重級，計算電流值f = (1 * /fn + (1. _ α) 。根據PID離散表達式，并 結合抗飽和積分與變積分思想，編寫PID控制算法； PID離散點形式：
式中分別為比例系數、積分系數和微分系數。
[0006] 步驟8:給定恒定電流I，將PID調節結果作為餐具盤裝夾誤差補償，修正控制砂輪 進給軸G代碼，確保砂輪在恒定力矩下磨削； 步驟9:根據G代碼程序，由數控系統控制砂輪進給軸和餐具旋轉軸運行，通過PID控制 算法實時補償、修正G代碼程序，保證砂輪沿餐具盤外輪廓恒線速度、恒力矩跟隨。
[0007] 優選的，所述的基于磨邊機恒線速度磨削的控制算法，為獲得餐具盤輪廓曲線磨 削速度，將曲線離散化，計算磨削接觸點砂輪進給速度和轉盤切向速度。
[0008] 優選的，所述的基于磨邊機恒線速度磨削的控制算法，采用砂輪進給軸和旋轉軸 電流的權重關系進彳丁 PID控制調節，提尚系統運動的穩定性。
[0009] 優選的，所述的基于磨邊機恒線速度磨削的控制算法，在由餐具盤輪廓曲線計算、 生成的G代碼和PID控制下，實現砂輪恒線速度、恒力矩磨邊。
[0010] 與現有技術相比，本發明的有益效果是：該基于磨邊機恒線速度磨削的控制算法 對盤外輪廓進行軌跡規劃，離散外輪廓曲線，獲取離散點坐標數據，計算每個離散點的砂輪 進給速度和該點旋轉切向速度，編寫G代碼程序并結合PID調節控制，實現恒線速度磨削。其 特征在于:與現有技術相比，均采用了PID算法保證砂輪恒力矩磨邊，該發明由餐具盤外輪 廓計算、生成G代碼，由G代碼控制砂輪進給軸和餐具盤旋轉軸實現兩軸聯動，保證了恒線速 度磨邊。采用離散化外輪廓曲線，計算每個離散點轉盤切向速度和進給速度，由計算生成的 G代碼實現兩軸的聯動，使得砂輪在磨削過程中以恒線速度跟隨，并結合PID算法的裝夾誤 差補償實現進給軸恒力矩磨邊。本方法可以適用于形狀復雜的輪廓曲線，具有較強的通用 性和自適應性，恒線速度控制算法結合PID調節控制，使其具有磨削精度高、動態響應快等 優點。而且，盤外輪廓曲線若離散點越密集，越接近真實輪廓曲線，加工效果更好。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明外輪廓曲線轉動示意圖。
[0012] 圖2為本發明運動坐標系示意圖。
【具體實施方式】
[0013] 下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于 本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他 實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0014] 請參閱圖1-2，本發明提供一種技術方案:一種基于磨邊機恒線速度磨削的控制算 法，該方法包括以下步驟： 步驟1:構建磨邊機運動數學模型，建立運動坐標系x〇y，（x方向為砂輪的進給速度方 向，y方向為盤旋轉切向速度，坐標原點為轉盤旋轉中心）； 步驟2:根據餐具盤的外輪廓曲線，導出輪廓曲線DXF文件，讀取文件離散化曲線，得到η 個離散點，并輸出各點的坐標值(?，纖）(〖;::￥|魏.<.:層），其中（，_ )和 是曲線加工過程中的任意兩點，其相位角分別是_、|，將曲線任意兩點(_:，遽）和， 進行坐標轉換，轉換為xOy坐標系下的兩點(龍|，_f)和 坐標轉換公式：
式中，α-β為兩點相位角差； 步驟3:計算輪廓曲線每個離散點的砂輪進給速度1^、轉盤切向速度ili:。將磨削速度 h分解成砂輪進給速度L和轉盤切向速度_，|為與的夾角，外輪廓曲線離散點 越密集，位8:1近似等于兩點連線的斜率；
步驟4:根據離散點坐標數據和速度編寫G代碼程序； 步驟5:采集砂輪進給電機電流和砂輪旋轉電機電流:|s:.，在η個周期內采集η個電流 值4^:和I )，采取堆棧方式存儲電流值，即按"一進一出"的存取原則； 步驟6:對采集的砂輪進給電機電流和砂輪旋轉電機電流進行濾波處理，采用算數平均 方法，得到濾波后的電流每周期刷新一次，計算得到電流t和t值；
步驟7:給定權重_，計算電流值? = (1* ]；" + (1. _ 4。根據PID離散表達式，并 結合抗飽和積分與變積分思想，編寫PID控制算法； PID離散點形式：
式中_為和1%分別為比例系數、積分系數和微分系數。
[0015] 步驟8:給定恒定電流將PID調節結果作為餐具盤裝夾誤差補償，修正控制砂輪 進給軸G代碼，確保砂輪在恒定力矩