一种基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器制造技术

本发明专利技术属于物料输送质量控制设备相关领域，并公开了一种基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器，其包括纠偏单元、流向调整单元、角度测量单元、角度调整单元和中央处理单元，其中该纠偏单元包括传动辊、张力辊、柔性传感器和纠偏执行机构等，由此实现张力分布和总张力检测同时执行纠偏操作；该流向调整单元用于实现正负双流向模式调整功能；该角度测量单元用于测量纠偏框架安装后的俯仰角偏差和回转角偏差，并相应由所述角度调整单元执行俯仰角和回转角的偏差消除。通过本发明专利技术，能够实时精确地获取物料输送时的张力分布，并根据张力分布信号实现纠偏控制及调整纠偏器安装误差所带来的影响，因而与现有设备相比可显著提高物料输送的质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于物料输送质量控制设备相关领域，更具体地，涉及一种基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器。
技术介绍
在诸如纸张、布匹、包装袋、柔性电子封装等卷绕物料生产过程中，柔性的物料在输送过程中往往会受到结构、张力波动等因素发生横向位移，对后续生产工艺如分切、印刷、包装等造成不良影响，降低产品质量。此问题在相关工业领域已有一些研究，但针对张力实时分布检测、纠偏单一流向、纠偏框架安装误差等这些问题始终没能得到很好的解决。现有技术中已经提出了一些用于物料输送的纠偏装置，如CN201410264497.8提出了一种自动在线纠偏装置,它通过对射式光电传感器进行薄膜边缘位置的纠偏检测，但不能实时地获取薄膜输送时的张力分布检测。CN201310344614提出了一种新型高精高速自动纠偏装置，但它不能调整安装姿态偏差对张力分布与纠偏控制的影响，而且仅适用于单流向的应用情况。换而言之，这类现有的纠偏装置在纠偏控制精度、适用范围、实时获取张力分布信号等方面仍难于满足现有工况的需求。相应地，本领域亟需针对上述技术问题寻求更为完善的解决方案，以满足目前日益提高的工艺要求。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器，其中通过对该纠偏器的整体构造组成进行调整，并对其关键部件如纠偏单元、流向调整单元、角度测量单元、角度调整单元等在具体结构和安装设置方式作出重新设计，同时也优化了相应的控制算法，相应与现有纠偏设备相比其功能有了显著地提高：它不仅能实时精确地检测张力分布及实现纠偏，还具备纠偏框架姿态的角度测量和调整等功能，以控制姿态偏差对张力分布和纠偏控制的影响；同时它还适用于正负双流向模式，应用范围更为广泛，因而更加适用于各类物料卷绕输送张力分布检测和纠偏控制的场合。为实现上述目的，按照本专利技术，提供了一种基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器，该纠偏器包括纠偏单元、流向调整单元、角度测量单元、角度调整单元和中央处理单元，其特征在于：所述纠偏单元包括传动辊、张力辊、柔性传感器和纠偏执行机构，其中该传动辊、张力辊保持对置地布置在物料输送路径的上、下游位置，由此相互配合将物料执行输送；该柔性传感器的数量为多条，它们沿着所述张力辊的辊筒轴向方向间隔布置，并且各条柔性传感器环绕此辊筒周向方向对应排布有多个测量点，由此对绕经所述张力辊而输送的物料的张力分布信号Fj及总张力信号F0均执行实时测量，然后发送至所述中央处理单元进行处理；该纠偏执行机构安装在纠偏框架上，并基于所述中央处理单元的张力纠偏指令，相应执行张力调整；所述流向调整单元包括固定板和旋转关节，其中该固定板用于将所述纠偏单元、角度测量单元和角度调整单元整体承载其上，并确保所述纠偏单元的张力辊保持与物料输送方向也即X轴方向相平行；该旋转关节安装在所述固定板的下部，并用于将此固定板及承载其上的单元执行180°的旋转，由此实现物料双流向的纠偏模式：初始状态下，物料沿着X轴正方向输送，所述纠偏单元相应执行正流向的纠偏操作；当旋转180°后，物料沿着X轴负方向输送，所述纠偏单元同时也发生180°的旋转，相应执行负流向的纠偏操作；所述角度测量单元安装在所述传动辊、张力辊的附近，用于对所述纠偏框架的姿势误差进行实时测量，并将此姿势误差测量值发送至所述中央处理单元进行处理；所述姿势误差包括所述传动辊或者张力辊的轴心线高度偏差所导致的回转角偏差，以及所述传动辊或者张力辊的两端高度差所导致的俯仰角偏差；所述角度调整单元则基于所述中央处理单元的角度纠偏指令，相应执行回转角偏差调整和俯仰角偏差调整。作为进一步优选地，所述纠偏执行机构优选包括驱动块、传动轴、滑块和导向轴，其中该驱动块与滑块通过球关节固定装在所述纠偏框架上，该传动轴则在电机驱动下带动所述驱动块沿着所述传动轴的轴向方向运动，进而带动所述纠偏框架发生偏转，同时带动所述滑块沿着所述导向轴滑动。作为进一步优选地，所述角度测量单元优选为重力感应传感器，所述角度调整单元优选为手动调整式的千分头。作为进一步优选地，所述张力分布信号Fj、总张力信号F0优选依照下列公式(一)和(二)进行计算：Fj＝KjQjj＝1,2,...,m(一)F0＝K0∑Fj(二)其中，j表示各条柔性传感器沿着所述张力辊的辊筒周向方向所对应排布的多个测量点的次序编号，m为这些测量点的总数量；Kj表示针对所述次序编号为j的测量点所统一预设的张力比例系数；Qj表示所述次序编号为j的测量点处所对应的张力值，并且该张力值被设定等于在沿着所述张力辊的辊筒轴向方向间隔布置的多条柔性传感器中、所述次序编号均为j的测量点处所测量反馈的多个信号的峰值；此外，K0表示张力分布的密度系数，其可根据沿着柔性传感器的所有测量点的密度状态而预先设定。作为进一步优选地，优选基于所述张力分布信号Fj、并依照以下公式(三)进一步计算获得反映总体张力分布规律的函数式ΔF：ΔF＝f(Δxj,Fj)(三)其中，f表示取B样条函数的形式，Δxj表示所述次序编号为j的测量点与该测量点所处柔性传感器的基准测量点Odatum之间的距离偏差，并且该基准测量点Odatum被选取为该条柔性传感器的长度中点。作为进一步优选地，所述纠偏执行机构采用距离纠偏和角度纠偏的方式来执行张力调整过程，并且其中纠偏距离Δx优选依照下列公式(四)来计算：Δx＝|Δxmax+Δxmin|/2(四)其中，Δxmax表示在所有张力值Qj非零的测量点中，其次序编号j最大的测量点所对应的距离偏差值；Δxmin表示为在所有张力值Qj非零的测量点中，其次序编号j最小的测量点所对应的距离偏差值；此外，当计算出的所述纠偏距离Δx大于或等于本纠偏器自身的最大纠偏距离参数δ时，则将所述纠偏角度γ设定等于本纠偏器自身的最大纠偏角度参数θ；而当计算出的所述纠偏距离Δx小于本纠偏器自身的最大纠偏距离参数δ时，则优选依照下列公式(五)来计算所述纠偏角度：其中，L表示所述纠偏框架的旋转中心与所述张力辊的端部边缘之间的距离。作为进一步优选地，当所述角度测量单元测量获知当前存在所述俯仰角偏差时，优选依照下列公式(六)进一步计算得出所述张力辊的张力分布变化量ΔFβ,Δx：ΔFβ,Δx＝2C0·Δx·tanβ(六)其中，C0是与所输送的物料相关的常量；β表示所述纠偏框架的当前俯仰角。当所述角度测量单元测量获知当前存在所述回转角偏差时，优选依照下列公式(七)进一步计算得出所述张力辊去掉回转角偏差影响后的理论张力分布信号FΔx：其中，Fα,Δx表示为有回转角α时Δx处张力值，FΔx表示为去掉回转角α偏差影响后Δx处理论张力值，为没有回转角α时薄膜的包角，可根据实际情况进行测量。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，主要具备以下的技术优点：1、本专利技术中通过对纠偏器的整体构造布局重新进行了设计，相应能够以结构紧凑、便于操控的方式实现对物料输送的张力分布信号和纠偏信号的实时监控，与现有设备相比可显著提高纠偏精度；2、本专利技术中还对一些关键部件如纠偏单元、角度测量单元、角度调整单元等在具体结构和安装设置方式做出改进，尤其是也优化了相应的控制算法，相应能够方便地测量纠偏框架安装后的姿态状况并进行调整，进而可确保进一步提高最终可获得的纠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器，该纠偏器包括纠偏单元、流向调整单元、角度测量单元、角度调整单元和中央处理单元(50)，其特征在于：所述纠偏单元包括传动辊(11)、张力辊(12)、柔性传感器(13)和纠偏执行机构，其中该传动辊(11)、张力辊(12)保持对置地布置在物料输送路径的上、下游位置，由此相互配合将物料执行输送；该柔性传感器(13)的数量为多条，它们沿着所述张力辊(12)的辊筒轴向方向间隔布置，并且各条柔性传感器环绕此辊筒周向方向对应排布有多个测量点，由此对绕经所述张力辊(12)而输送的物料的张力分布信号Fj及总张力信号F0均执行实时测量，然后发送至所述中央处理单元(50)进行处理；该纠偏执行机构安装在纠偏框架(35)上，并基于所述中央处理单元(50)的张力纠偏指令，相应执行张力调整；所述流向调整单元包括固定板(41)和旋转关节(40)，其中该固定板(41)用于将所述纠偏单元、角度测量单元和角度调整单元整体承载其上，并确保所述纠偏单元的张力辊(12)保持与物料输送方向也即X轴方向相平行；该旋转关节(40)安装在所述固定板(41)的下部，并用于将此固定板(41)及承载其上的单元执行180°的旋转，由此实现物料双流向的纠偏模式：初始状态下，物料沿着X轴正方向输送，所述纠偏单元相应执行正流向的纠偏操作；当旋转180°后，物料沿着X轴负方向输送，所述纠偏单元同时也发生180°的旋转，相应执行负流向的纠偏操作；所述角度测量单元安装在所述传动辊(11)、张力辊(12)的附近，用于对所述纠偏框架(35)的姿势误差进行实时测量，并将此姿势误差测量值发送至所述中央处理单元(50)进行处理；所述姿势误差包括所述传动辊或者张力辊的轴心线高度偏差所导致的回转角偏差，以及所述传动辊或者张力辊的两端高度差所导致的俯仰角偏差；所述角度调整单元则基于所述中央处理单元(50)的角度纠偏指令，相应执行回转角偏差调整和俯仰角偏差调整。...

【技术特征摘要】
1.一种基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器，该纠偏器包括纠偏单元、流向调整单元、角度测量单元、角度调整单元和中央处理单元(50)，其特征在于：所述纠偏单元包括传动辊(11)、张力辊(12)、柔性传感器(13)和纠偏执行机构，其中该传动辊(11)、张力辊(12)保持对置地布置在物料输送路径的上、下游位置，由此相互配合将物料执行输送；该柔性传感器(13)的数量为多条，它们沿着所述张力辊(12)的辊筒轴向方向间隔布置，并且各条柔性传感器环绕此辊筒周向方向对应排布有多个测量点，由此对绕经所述张力辊(12)而输送的物料的张力分布信号Fj及总张力信号F0均执行实时测量，然后发送至所述中央处理单元(50)进行处理；该纠偏执行机构安装在纠偏框架(35)上，并基于所述中央处理单元(50)的张力纠偏指令，相应执行张力调整；所述流向调整单元包括固定板(41)和旋转关节(40)，其中该固定板(41)用于将所述纠偏单元、角度测量单元和角度调整单元整体承载其上，并确保所述纠偏单元的张力辊(12)保持与物料输送方向也即X轴方向相平行；该旋转关节(40)安装在所述固定板(41)的下部，并用于将此固定板(41)及承载其上的单元执行180°的旋转，由此实现物料双流向的纠偏模式：初始状态下，物料沿着X轴正方向输送，所述纠偏单元相应执行正流向的纠偏操作；当旋转180°后，物料沿着X轴负方向输送，所述纠偏单元同时也发生180°的旋转，相应执行负流向的纠偏操作；所述角度测量单元安装在所述传动辊(11)、张力辊(12)的附近，用于对所述纠偏框架(35)的姿势误差进行实时测量，并将此姿势误差测量值发送至所述中央处理单元(50)进行处理；所述姿势误差包括所述传动辊或者张力辊的轴心线高度偏差所导致的回转角偏差，以及所述传动辊或者张力辊的两端高度差所导致的俯仰角偏差；所述角度调整单元则基于所述中央处理单元(50)的角度纠偏指令，相应执行回转角偏差调整和俯仰角偏差调整。2.如权利要求1所述的基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器，其特征在于，所述纠偏执行机构优选包括驱动块(30)、传动轴(31)、滑块(33)和导向轴(34)，其中该驱动块(30)与滑块(33)通过球关节(32)固定装在所述纠偏框架(35)上，该传动轴(31)则在电机驱动下带动所述驱动块(30)沿着所述传动轴(31)的轴向方向运动，进而带动所述纠偏框架发生偏转，同时带动所述滑块(33)沿着所述导向轴(34)滑动。3.如权利要求1或2所述的基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器，其特征在于，所述角度测量单元优选为重力感应传感器，所述角度调整单元优选为手动调整式的千分头(21)。4.如权利要求1-3任意一项所述的基于柔性传感器张力分布检测的纠偏器，其特征在于，所述张力分布信号Fj、总张力信号F0优选依照下列公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建魁，杨思慧，柯洋，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42