[发明专利]一种用于柔性膜输送的纠偏控制系统

说明书

技术领域

本发明属于卷材生产相关设备领域，更具体地，涉及一种用于柔性膜输送的纠偏控制系统。

背景技术

卷材有很多种，比如卷筒纸薄膜、金属箔、无纺布、钢卷、柔性电子等。材料成卷的方法为存储、运输提供了便利，同时提高了材料生产、加工效率。卷材在生产、加工过程中受到不可控力的作用，无法保持直线运动而使其幅宽中心线偏离基准中心线的现象可以称为跑偏；跑偏会引起卷材张力波动，使卷材受力不均，影响卷材的变形量，进而导致褶皱、翻边等现象产生；另一方面，跑偏会影响收卷质量，严重的话会对卷材造成损伤，降低良品率。

为了对卷材尤其是柔性膜执行精准的输送控制，往往需要用到纠偏控制器。纠偏控制器以卷材横向位置信息作为被控制量，将采集到的位置信息与基准中心线进行比较，从而控制纠偏执行器进行纠偏，构成反馈控制系统从而完成纠偏控制。其中为了采集卷材横向位置信息，需要使用传感器。常用的纠偏传感器有红外线传感器、超声波传感器等、CCD传感器等。红外线传感器可以用来检测纸张、不透明薄膜、金属片等，但透明的薄膜不可以用红外线来检测；超声波传感器可以检测透明薄膜的偏移，可用于对中/对边纠偏过程；CCD传感器是利用光电转换原理，可以对卷材上的图案线条进行识别对正，精度高但成本也较高，可用于对线/对边纠偏过程。

然而，现有的纠偏控制器还普遍存在一些问题，具体包括：第一、控制器仅支持某种特定电机，无法同时适应不同类型的多种电机；第二、不能对多个柔性膜纠偏控制器实现协同控制，无法将对边纠偏、对中纠偏和对线等纠偏方式予以有效兼容；第三、随着产品要求更加严格，对柔性膜纠偏控制器在纠偏精度、纠偏速度和适应性等方面也提出了更严格的标准，尤其是对于太阳能电池柔性衬底薄膜、RFID标签和柔性薄膜开关之类对整体纠偏要求更高的柔性电子元器件应用场合，而现有的纠偏控制器尚无法满足上述工艺要求。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种用于柔性膜输送的纠偏控制系统，其中通过对其纠偏控制模式进行改进，并相应对其关键组件如电机驱动模块、信号采集模块和通讯模块等的内部构造及其电路连接方式进行研究和设计，能够确保可兼容多种纠偏方式，同时有效地适应步进、直流有刷和无刷不同电机类型的纠偏执行器，尤其是与现有技术相比可显著提高整体纠偏精度和反应灵敏度，因而适用于各类柔性膜的高精度输送场合。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种用于柔性膜输送的纠偏控制系统，该纠偏控制系统包括多个纠偏控制器、上位机、通讯模块以及多个视觉传感器，其特征在于：

各个所述纠偏控制器分别包括纠偏传感器，信号采集模块、主控模块、电机驱动模块和电机反馈模块，其中纠偏传感器的数量为多个，它们分别设置在柔性膜的横向不同位置处，并用于对输送中的柔性膜的位置信息进行实时检测；信号采集模块的数量同样为多个，并且各个信号采集模块均呈双输入通道的结构，每个输入通道分别配置连接一个所述纠偏传感器，由此对纠偏传感器所输出的模拟信号进行采集，然后将其分别输出至所述主控模块；所述主控模块用于将接收的模拟信号与设定值进行比较计算，相应得到与所述纠偏传感器的数量相等的多个PWM波，并将其继续输出至所述电机驱动模块；所述电机驱动模块利用所述PWM波来控制相应配置的多个纠偏执行器工作，同时将这些纠偏执行器中对应的电流信息分别输出到所述电机反馈模块；所述电机反馈模块与各个所述纠偏执行器相连，并读取其位置和方向信息，同时将该位置和方向信息连同所接收的电流信息一同处理后输出至所述主控模块，由此对主控模块所输出的PWM波进行修正，并形成闭环反馈；

所述上位机通过所述通讯模块与上述所有纠偏控制器信号相连，所述视觉传感器配置在柔性膜边沿处，并用于对柔性膜的边线位置执行实时检测；以此方式，整个纠偏控制系统可实现以下的多种纠偏方案：

(a)协同纠偏方案，其中上位机将多个纠偏控制器所提供的模拟信号执行加权计算，并将最终计算结果通过所述通讯模块统一输出至各个纠偏控制器中的主控模块，该主控模块相应将接收的信息与设定值进行计算得到调节值；

(b)自主纠偏方案，其中各个纠偏控制器中的主控模块仅接收来自所述信号采集模块的模拟信号，并将其与设定值进行计算得到调节值；

(c)外部输入纠偏方案，其中上位机直接读取所述视觉传感器所检测的柔性膜位置信号，并通过所述通讯模块输出到各个纠偏控制器中的主控模块，该主控模块相应将接收的信号与设定值进行计算得到调节值。