[发明专利]一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统

说明书

一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统，包括镜头、激光器、光电二极管、数据采集卡、滤波模块、频率计算模块、走线速度计算模块、控制模块和交流伺服电机；所述激光器发出的激光经过镜头照射到切割线上，经过切割线反射后，部分光线返回激光器进入光电二极管；所述光电二极管与数据采集卡相连，所述数据采集卡与滤波模块相连，所述滤波模块与频率计算模块相连，所述频率计算模块与走线速度计算模块相连，所述走线速度计算模块与控制模块相连，所述控制模块与交流伺服电机相连。本发明通过实时测量多线切割机走线速度，实现走线速度的闭环控制，提高抗干扰能力，提高走线速度控制的准确性和稳定性，提高产品质量。

技术领域

本发明涉及一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统。

背景技术

多线切割机具有批量、多片切割太阳能硅片、蓝宝石、碳化硅等硬脆性材料的功能，主要原理是将切割线在主辊之间形成网状，让切割线网高速运转，同时工作台带动工件垂直于线网运动方向进给，完成切割任务。在切割过程中，切割线网需要按照设定的速度运行，走线速度过快或过慢都会影响产品质量。在目前的多线切割机中，走线速度采用开环控制，控制程序根据主辊直径将走线速度设定值换算为主辊电机转速设定值，再对主辊电机转速进行控制。这种控制方式实现简单，但是主辊直径会随着运行磨损等因素逐渐变化使得控制精度降低。开环控制也无法应对振动等外部干扰。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有多线切割机走线速度控制系统的不足，提供一种采用激光器非接触实时测量线网走线速度，形成闭环控制，提高走线速度控制的准确性和稳定性的鲁棒多线切割机走线速度控制系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种鲁棒多线切割机走线速度控制系统，包括镜头、激光器、光电二极管、数据采集卡、滤波模块、频率计算模块、走线速度计算模块、控制模块和交流伺服电机；所述镜头、激光器、光电二极管同轴安装，并垂直对准切割线，所述激光器发出的激光经过镜头照射到切割线上，经过切割线反射后，部分光线返回激光器进入光电二极管；所述光电二极管与数据采集卡相连，所述数据采集卡与滤波模块相连，所述滤波模块与频率计算模块相连，所述频率计算模块与走线速度计算模块相连，所述走线速度计算模块与控制模块相连，所述控制模块与交流伺服电机相连。

所述光电二极管将光照强度转化为电信号；所述数据采集卡从光电二极管采集电信号并转换为数字信号；所述滤波模块对采集到的数字信号进行滤波；所述频率计算模块计算出滤波后信号的频率；所述走线速度计算模块计算出切割线的走线速度；所述控制模块根据走线速度计算值和设定值对交流伺服电机的转速进行调节，控制走线速度保持在设定值。

进一步，所述滤波模块的功能，可通过如下步骤来实现：

1）将数据采集卡采集到的信号记为，代入下式进行分解：

；

其中，是分解系数，，表示的共轭函数，，，按下式计算：

；

2）按下式计算滤波后的分解系数：

；

其中，是分解系数，是阈值，，；

3）按下式计算滤波后的信号：

；

其中，是重构系数，是滤波后的分解系数，表示的共轭函数，，。

进一步，所述频率计算模块的功能，可通过如下步骤来实现：

1）将滤波模块得到的滤波后信号，代入下式进行计算：

；

其中，表示滤波后的信号，表示虚数单位，表示频率的复频幅值，，是频率间隔，是最高频率；

2）计算的模，并进行比较，找出的最大值及对应的频率，记为：