[发明专利]一种用于纸制品的高精度自动裁切机及其工作方法

权利要求书

1.一种用于纸制品的高精度自动裁切机，其特征在于，包括独立放卷机（1）、裁切机本体（2）、控制系统（3），所述独立放卷机（1）、裁切机本体（2）从前至后依次连接，所述裁切机本体（2）包括牵引机构（21）、横切组件（22）、纵切组件（23）、出料机构（24），所述牵引机构（21）前端与独立放卷机（1）连接和后端与出料机构（24）连接，所述牵引机构（21）由两组夹送辊组（211）组成，两组所述夹送辊组（211）之间设置有纠偏机构（25），所述横切组件（22）、纵切组件（23）从前至后依次设置在牵引机构（21）与出料机构（24）之间；所述独立放卷机（1）、夹送辊组（211）上均设置有张力检测模块（26）；所述纠偏机构（25）包括光源（251）、CCD摄像机（252）、镜头（253）、光电传感器（254）、图像采集卡（255），所述CCD摄像机（252）在待裁切物正上方拍摄并且光源（251）围绕CCD摄像机（252）安装于待裁切物的上方；所述CCD摄像机（252）底部安装有镜头（253），所述光电传感器（254）安装在CCD摄像机（252）、横切组件（22）、纵切组件下方前端的两侧，所述CCD摄像机（252）与图像采集卡（255）连接；所述控制系统（3）包括PLC 控制器（31）、伺服驱动器（32）、工控机（33）；所述PLC 控制器（31）采用RJ45连接工控机（33），所述PLC 控制器（31）接受来自工控机（33）运行指令并且PLC 控制器（31）与张力检测模块（26）通讯连接接收来自独立放卷机（1）、夹送辊组（211）的张力信息；所述PLC 控制器（31）与伺服驱动器（32）连接，通过伺服驱动器（32）分别驱动独立放卷机（1）的放卷伺服电机（11）、夹送辊组（211）的牵引伺服电机（212）、横切组件（22）的横切伺服电机（27）、纵切组件（23）的纵切伺服电机（28）连接；所述光电传感器（254）串口连接工控机（33），所述图像采集卡（255）采用 IEEE1394连接工控机（33），所述工控机（33）连接CCD摄像机（252）；

用于纸制品的高精度自动裁切机的工作方法，依次包括如下步骤：

（1）放卷：通过独立放卷机（1）对待裁切物进行放卷，放卷期间，张力检测模块（26）检测独立放卷机（1）当前张力信息并且传输给PLC 控制器（31），PLC 控制器（31）接受工控机（33）关于独立放卷机（1）张力以及运行指令的信息，计算出独立放卷机（1）最佳运行状态并且通过伺服驱动器（32）驱动放卷伺服电机（11）以来控制独立放卷机（1）放卷张力；

（2）牵引：张力检测模块（26）检测每组夹送辊组（211）当前张力信息并且传输给PLC 控制器（31），PLC 控制器（31）接受工控机（33）关于夹送辊组（211）张力以及运行指令的信息，计算出夹送辊组（211）最佳运行状态并且通过伺服驱动器（32）驱动牵引伺服电机（212）以来控制夹送辊组（211）牵引张力；

（3）纠偏：当光电传感器（254）检测到待裁切物要进入纠偏机构（25）的位置时，光电传感器（254）感应到光线变化发送信号给工控机（33），工控机（33）发送CCD摄像机（252）拍照信号，CCD摄像机（252）拍照并且将采集的图像通过图像采集卡（255）传送到工控机（33），通过图像采集卡（255）将图像模拟信号转换为图像数字信号，再由工控机（33）对数字图像进行视觉处理并计算出位置偏移量，PLC 控制器（31）接受工控机（33）关于待裁切物位置偏移量以及运行指令的信息，通过伺服驱动器（32）驱动牵引伺服电机（212）以来控制夹送辊组（211）各辊之间的压紧力调控，从而实现跑偏纠正；视觉处理，包括如下步骤：1）通过HALCON 标准标定板对CCD摄像机（252）、镜头（253）进行标定得到CCD摄像机（252）的内外参数、镜头（253）的畸变参数， 通过畸变校正去除镜头（253）畸变，利用CCD摄像机（252）的内外参数实现从图像坐标系到实际三维坐标系下的转换； 2）工作过程中，通过CCD摄像机（252）采集图像进行图像预处理去除噪声，然后选择不同的特征区域作为模板进行模板匹配粗定位，然后设置 ROI 区域进行边缘检测，通过直线或椭圆拟合得到定位点的真实坐标，根据系统定位原理计算偏移量；

（4）横切：当光电传感器（254）检测到待裁切物要进入横切组件（22）的位置时，光电传感器（254）感应到光线变化发送信号给工控机（33），工控机（33）发送信号给PLC 控制器（31），PLC 控制器（31）接受工控机（33）关于待裁切物横向裁切运行指令信息，通过伺服驱动器（32）驱动横切伺服电机（27）以来控制横切组件（22）；

（5）纵切：当光电传感器（254）检测到待裁切物要进入纵切组件（23）的位置时，光电传感器（254）感应到光线变化发送信号给工控机（33），工控机（33）发送信号给PLC 控制器（31），PLC 控制器（31）接受工控机（33）关于待裁切物纵向裁切运行指令信息，通过伺服驱动器（32）驱动纵切伺服电机（28）以来控制纵切组件（23）；

（6）送料：完成裁切任务的物料，通过出料机构（24）自动地进入到下一个工序当中。