本發(fā)明涉及膠帶貼附控制，尤其涉及一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法及控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有膠帶貼附設(shè)備在速度控制方面存在以下問題：固定速度模式：傳統(tǒng)設(shè)備多采用預(yù)設(shè)恒定速度，無法根據(jù)膠帶類型(如雙面膠、遮光膠)、工件表面狀態(tài)(如弧度、材質(zhì))或環(huán)境條件(如溫度、濕度)動(dòng)態(tài)調(diào)整，導(dǎo)致貼附效率低或膠帶貼合不良。反饋機(jī)制缺失：多數(shù)設(shè)備依賴機(jī)械定位，缺乏實(shí)時(shí)視覺或壓力反饋，難以在高速運(yùn)動(dòng)中保持貼附精度，易出現(xiàn)膠帶偏移或褶皺。多參數(shù)協(xié)同不足：現(xiàn)有技術(shù)未實(shí)現(xiàn)速度與壓力、溫度等參數(shù)的協(xié)同控制，例如高速貼附時(shí)若未同步調(diào)整壓輥壓力，易導(dǎo)致膠帶黏附力不足等。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述技術(shù)中存在的不足之處，本發(fā)明提供一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法，包括以下步驟：

2、s1:通過在線光譜分析獲取膠帶基材類型，結(jié)合預(yù)存材料數(shù)據(jù)庫(kù)中的彈性模量ec和最大允許應(yīng)變率εmax，計(jì)算最優(yōu)貼附速度vopt；

3、s2：執(zhí)行分段貼附策略：將貼附過程分為初段低速定位、中段自適應(yīng)加速及末段保壓降速三個(gè)階段，其中，中段自適應(yīng)加速執(zhí)行壓力-速度的協(xié)同控制；

4、s3：通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型優(yōu)化速度控制參數(shù)。

5、在一個(gè)實(shí)施例中，s1中，最優(yōu)貼附速度vopt的計(jì)算公式為：

6、

7、其中，α為設(shè)備機(jī)械常數(shù)，μ為工件表面摩擦系數(shù)，tg為膠層玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，fcontact為實(shí)時(shí)接觸壓力，fthreshold為壓力閾值。

8、在一個(gè)實(shí)施例中，s2中，壓力-速度的協(xié)同控制滿足以下關(guān)系式：

9、

10、其中，β和γ為設(shè)備標(biāo)定系數(shù)，hrel為環(huán)境相對(duì)濕度。

11、在一個(gè)實(shí)施例中，s2中，初段低速定位通過視覺模塊識(shí)別膠帶起始位置與工件對(duì)位，速度降至預(yù)設(shè)最低值v1確保精準(zhǔn)定位；

12、中段自適應(yīng)加速具有速度v2,v2優(yōu)先采用最優(yōu)貼附速度vopt，并在過程中基于膠帶類型和環(huán)境溫濕度，動(dòng)態(tài)調(diào)整速度v2，算法公式為：

13、

14、其中，k為膠帶類型系數(shù)，topt為膠帶最佳工作溫度，tenv為環(huán)境溫度，preal為實(shí)時(shí)壓力，pset為設(shè)定壓力；

15、末段保壓降速于膠帶貼附完成后，將末段速度v2降至v1的50％，同時(shí)維持壓輥壓力至設(shè)定時(shí)間，增強(qiáng)膠帶黏著性。

16、在一個(gè)實(shí)施例中，還包括異常中斷機(jī)制：當(dāng)視覺模塊檢測(cè)到膠帶偏移超過容差或壓力驟降超過20％時(shí)，立即觸發(fā)設(shè)備急停并反饋至mes系統(tǒng)。

17、還提供一種控制系統(tǒng)，應(yīng)用如所述的控制方法，包括：感知層、控制層和執(zhí)行層，所述感知層包括：

18、高幀率視覺單元：用于實(shí)時(shí)檢測(cè)膠帶位置及工件表面狀態(tài)；

19、嵌入式力敏電阻陣列：用于監(jiān)測(cè)壓輥接觸壓力分布；

20、近紅外光譜儀：用于在線分析膠帶基材類型；

21、所述控制層包括：

22、多目標(biāo)優(yōu)化控制器：用于執(zhí)行速度控制算法；

23、所述執(zhí)行層包括：運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元、壓力執(zhí)行單元和溫控執(zhí)行單元；

24、所述感知層通過高速數(shù)據(jù)總線將多模態(tài)數(shù)據(jù)傳輸至所述控制層，所述控制層根據(jù)預(yù)設(shè)算法及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)生成控制指令；所述控制層通過脈沖信號(hào)及模擬信號(hào)驅(qū)動(dòng)所述執(zhí)行層，所述執(zhí)行層將動(dòng)作結(jié)果反饋至控制層，形成閉環(huán)控制。

25、在一個(gè)實(shí)施例中，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器還包括機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化模塊，所述機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化模塊通過歷史貼附數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，動(dòng)態(tài)優(yōu)化速度分段閾值及膠帶類型系數(shù)k。

26、在一個(gè)實(shí)施例中，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元包括磁懸浮直線電機(jī)和貼附頭，所述磁懸浮直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述貼附頭；溫控執(zhí)行單元：包括溫控壓輥，所述溫控壓輥調(diào)節(jié)膠帶黏附性能；所述壓力執(zhí)行單元包括氣電混合壓力系統(tǒng)，所述氣電混合壓力系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)溫控壓輥的壓力。

27、在一個(gè)實(shí)施例中，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器包括分布式邊緣計(jì)算架構(gòu)，用于在fpga實(shí)現(xiàn)局部閉環(huán)控制，使響應(yīng)延遲小于等于5ms。

28、本發(fā)明的有益效果是：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法及控制系統(tǒng)；通過包括感知層、控制層和執(zhí)行層的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)包括s1:通過在線光譜分析獲取膠帶基材類型，結(jié)合預(yù)存材料數(shù)據(jù)庫(kù)中的彈性模量ec和最大允許應(yīng)變率εmax，計(jì)算最優(yōu)貼附速度vopt；同時(shí)執(zhí)行壓力-速度的協(xié)同控制；s2：執(zhí)行分段貼附策略：將貼附過程分為初段低速定位、中段自適應(yīng)加速及末段保壓降速三個(gè)階段；s3：通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型優(yōu)化速度控制參數(shù)的方法，提供一種可動(dòng)態(tài)感知膠帶物理特性、環(huán)境參數(shù)及工件表面狀態(tài)，并通過閉環(huán)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)速度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的膠帶貼附控制方案，解決傳統(tǒng)設(shè)備因參數(shù)固化導(dǎo)致的良率低、兼容性差問題。

技術(shù)特征：

1.一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法，其特征在于，s1中，最優(yōu)貼附速度vopt的計(jì)算公式為：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法，其特征在于，s2中，壓力-速度的協(xié)同控制滿足以下關(guān)系式：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法，其特征在于，s2中，初段低速定位通過視覺模塊識(shí)別膠帶起始位置與工件對(duì)位，速度降至預(yù)設(shè)最低值v1確保精準(zhǔn)定位；

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法，其特征在于，還包括異常中斷機(jī)制：當(dāng)視覺模塊檢測(cè)到膠帶偏移超過容差或壓力驟降超過20％時(shí)，立即觸發(fā)設(shè)備急停并反饋至mes系統(tǒng)。

6.一種控制系統(tǒng)，應(yīng)用如權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的控制方法，其特征在于，包括：感知層、控制層和執(zhí)行層，所述感知層包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器還包括機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化模塊，所述機(jī)器學(xué)習(xí)優(yōu)化模塊通過歷史貼附數(shù)據(jù)訓(xùn)練神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，動(dòng)態(tài)優(yōu)化速度分段閾值及膠帶類型系數(shù)k。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述運(yùn)動(dòng)執(zhí)行單元包括磁懸浮直線電機(jī)和貼附頭，所述磁懸浮直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述貼附頭；溫控執(zhí)行單元：包括溫控壓輥，所述溫控壓輥調(diào)節(jié)膠帶黏附性能；所述壓力執(zhí)行單元包括氣電混合壓力系統(tǒng)，所述氣電混合壓力系統(tǒng)用于調(diào)節(jié)溫控壓輥的壓力。

9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多目標(biāo)優(yōu)化控制器包括分布式邊緣計(jì)算架構(gòu)，用于在fpga實(shí)現(xiàn)局部閉環(huán)控制，使響應(yīng)延遲小于等于5ms。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種膠帶設(shè)備的膠帶貼附速度控制方法及控制系統(tǒng)；通過包括感知層、控制層和執(zhí)行層的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)包括S1:通過在線光譜分析獲取膠帶基材類型，結(jié)合預(yù)存材料數(shù)據(jù)庫(kù)中的彈性模量Ec和最大允許應(yīng)變率εmax，計(jì)算最優(yōu)貼附速度Vopt；同時(shí)執(zhí)行壓力?速度的協(xié)同控制；S2：執(zhí)行分段貼附策略：將貼附過程分為初段低速定位、中段自適應(yīng)加速及末段保壓降速三個(gè)階段；S3：通過機(jī)器學(xué)習(xí)模型優(yōu)化速度控制參數(shù)的方法，提供一種可動(dòng)態(tài)感知膠帶物理特性、環(huán)境參數(shù)及工件表面狀態(tài)，并通過閉環(huán)優(yōu)化實(shí)現(xiàn)速度自適應(yīng)調(diào)節(jié)的膠帶貼附控制方案，解決傳統(tǒng)設(shè)備因參數(shù)固化導(dǎo)致的良率低、兼容性差問題。

技術(shù)研發(fā)人員：黃江閩
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市中裕達(dá)機(jī)械有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/5/15