【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于包装机，具体涉及一种基于五次多项式速度曲线的包装机运动柔顺控制方法。
技术介绍
1、在包装机的包装进程中，三伺服枕式包装机利用控制系统、伺服电机、伺服驱动器带动剪切机构完成追剪运动，由此剪切结构完成对于包装袋的定量剪切，由送料装置将物料送到指定位置，完成对于物料与包装袋的结合。
2、目前传统三伺服枕式包装机的剪切控制方式剪切效率不高，剪切轨迹没有达到最优，在剪切过程中，产生不必要的剪切振动，包装机剪切的效果降低，传统的运动方案使得机器运动过程中产生了振动冲击，影响了对于包装袋的剪切精度。在送料过程中，送料装置快速启动，使得物料与包装的结合位置有所偏移，一定影响了包装的质量。
3、基于三伺服枕式包装机包装过程中存在的送料轴、切刀轴和送膜轴运动配合不紧密和不柔顺问题。本专利技术采用五次曲线和三次曲线的结合作为剪切装置和送料装置的运动曲线，通过三轴的联动配合来提高包装效率，提高系统的响应速度，减少包装机工作的振动。通过模拟电子凸轮策略，送膜轴与切刀轴为从轴，送料轴为主轴。根据送料轴与切刀轴的位置关系，来实现剪切装置的追剪运动。从而实现包装机在包装的过程中，切刀能更加精确地剪切到包装袋的指定位置，实现精准包装，提高系统柔顺性。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于五次多项式速度曲线的包装机运动柔顺控制方法，用于控制三伺服枕式包装机中驱动送料轴、送膜轴、切刀轴的伺服电机，通过送料轴、送膜轴、切刀轴的配合运动，实现从送料到包装过程的高精度包装
2、本专利技术提供的一种基于五次多项式速度曲线的包装机运动柔顺控制方法，用于控制三伺服枕式包装机；该三伺服枕式包装机通过送料轴输送物料，通过送膜轴输送包装膜，通过切刀轴带动切刀周转；该三伺服枕式包装机中设有结合点和剪切点；物料和包装膜到达结合点时保持同步；在剪切点对包装膜进行剪切；在切刀轴上设有同步区，其起始点与切刀在切刀轴上的位置相匹配；
3、该包装机运动柔顺控制方法包括以下步骤：
4、步骤一、先后启动伺服电机控制送膜轴和送料轴向切刀轴方向输送物料和包装膜。以五次运动曲线对物料和包装膜的速度进行匹配，实现物料与包装膜经过相同时间到达结合点，且到达结合点时的速度保持一致。物料进给速度不变，建立包装膜位移与时间的运动方程s1(t)如下：
5、
6、其中，s1(t)为t时刻包装膜的位移；a1i为系数；l1为送料轴到结合点的距离；v0为物料进给速度；i＝0,1,2,...,5。
7、对位移s1(t)进行求导，从而获取在不同时刻包装膜的目标速度v1(t)，根据包装膜的目标速度v1(t)调节送膜轴的旋转速度。
8、步骤二、经过结合点的物料与包装膜同步运动，前往剪切点对包装膜进行剪切。切刀在剪切包装膜时，切刀速度与包装膜的速度保持一致，且切刀连续两次切割的距离为单个包装膜的长度即剪切长度l。以连续两次切割的时间作为一个切割周期，根据切刀轴的周长g和剪切长度l的关系，建立切刀位移与时间的运动方程。切刀轴在加速或减速阶段的切刀位移随时间变化曲线满足五次运动曲线。
9、步骤三、根据切刀的目标速度v2(t)调节伺服电机，使切刀在包装膜刚移动至剪切点时对包装膜进行剪切，实现对单个物料的包装。
10、步骤四、重复步骤一至步骤三对送膜轴和切刀轴伺服电机的控制方法，实现对所有物料的包装。
11、作为优选，步骤二中，若切刀轴的周长g等于剪切长度l，则不同时刻切刀的目标速度v2(t)等于物料进给速度v0。
12、若切刀轴的周长g小于剪切长度l，则将一个切割周期分为同步阶段、减速阶段、停止阶段、加速阶段。切刀在同步阶段时的速度与包装膜速度一致，在减速阶段通过五次运动曲线将速度减为零，在停止阶段保持静止，在加速阶段通过五次运动曲线将速度增加至包装膜速度。建立切刀在一个切割周期内的位移与时间的运动方程s2(t)如下：
13、
14、其中，s2(t)为t1时刻切刀位移；t1为切刀在一个切割周期中经过的时间；l21为同步阶段对应的包装膜长；l22为减速阶段对应的包装膜长；l23为静止阶段对应的包装膜长；d为静止阶段对应的切刀位移；a2i和a3i为系数；i＝0,1,2,...,5。
15、对位移s2(t)进行求导，从而获取在不同时刻切刀的目标速度v2(t)。
16、若切刀轴的周长g大于剪切长度l时，则将一个切割周期分为同步阶段和变速阶段。切刀在同步阶段时的速度与包装膜速度一致，在变速阶段通过五次运动曲线将速度增加至包装膜速度。建立切刀在一个切割周期内的位移与时间的运动方程s3(t)如下：
17、
18、其中，s3(t)为t1时刻切刀位移；l31为同步阶段对应的包装膜长；a4i为系数；i＝0,1,2,...,5。
19、对位移s3(t)进行求导，从而获取在不同时刻切刀的目标速度v2(t)。
20、若切刀轴的周长g小于剪切长度l且剪切长度l小于等于切刀轴的周长g的两倍，将一个切割周期分为同步阶段、减速阶段、匀速阶段和加速阶段。切刀在同步阶段时的速度与包装膜速度一致，在减速阶段通过五次运动曲线将切刀的速度减至v3，在匀速阶段以v3保持匀速，在加速阶段通过五次运动曲线将速度增加至包装膜速度。建立切刀在一个切割周期内的位移与时间的运动方程s4(t)如下：
21、
22、其中，s4(t)为t1时刻切刀位移；l41为同步阶段对应的包装膜长；l42为减速阶段对应的包装膜长；l43为匀速阶段对应的包装膜长；a5i和a6i为系数；i＝0,1,2,...,5；v3为匀速阶段的切刀速度。
23、作为优选，所述的步骤一中，匀速阶段的切刀速度v3的表达式为：
24、
25、作为优选，所述的步骤一中，结合点距离剪切点的距离为包装膜长的12％。
26、作为优选，所述的步骤一中，包装膜在初始时刻的加速度为零。
27、作为优选，所述的系数a1i的获取方法为：
28、根据包装膜与物料的运动关系，构建方程：
29、
30、其中，tα为包装膜移动至结合点的时间；l'1为包装膜从送膜轴移动至结合点的距离。
31、将包装膜位移与时间的运动方程s1(t)代入构建的方程中，获取系数a1i。
32、作为优选，所述的步骤二中，切刀在初始时刻的加速度为零。
33、作为优选，所述的系数a2i和a3i的获取方法为：
34、根据包装膜与切刀的运动关系，构建方程：
35、
36、其中，tβ为同步阶段对应的时间；tγ为减速阶段对应的时间；tδ为静止阶段对应的时间；tε为加速阶段对应的时间。
37、将切刀位移与时间的运动方程s2(t)代入构建的方程中，根据预设的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于五次多项式速度曲线的包装机运动柔顺控制方法，其特征在于：用于控制包装机，该包装机通过送料轴输送物料，通过送膜轴输送包装膜，通过切刀轴带动切刀周转；该包装机中设有结合点和剪切点；物料和包装膜到达结合点时保持同步；在剪切点对包装膜进行剪切；在切刀轴上设有同步区，其起始点与切刀在切刀轴上的位置相匹配；
2.根据权利要求1所述的一种基于五次多项式速度曲线的包装机运动柔顺控制方法，其特征在于：步骤二中，若切刀轴的周长G等于剪切长度L，则不同时刻切刀的目标速度v2(t)等于物料进给速度v0；
3.根据权利要求1所述的一种基于五次多项式速度曲线的包装机运动柔顺控制方法，其特征在于：所述的步骤一中，匀速阶段的切刀速度v3的表达式为：
4.根据权利要求1所述的一种基于五次多项式速度曲线的包装机运动柔顺控制方法，其特征在于：所述的步骤一中，结合点距离剪切点的距离为包装膜长的12％；包装膜在初始时刻的加速度为零。
5.根据权利要求4所述的一种基于五次多项式速度曲线的包装机运动柔顺控制方法，其特征在于：所述的系数a1i的获取方法为：
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