钢卷尺自动切零位系统研究

　　钢卷尺是日常生活和生产中常用的工量具之一.在钢卷尺的生产过程中,包含了多道工序.其中,在印刷工序前,需将多段空白带连接起来,形成一卷长度超过一千米的钢卷尺尺带盘.在钢卷尺线纹印刷工序完成后,按照钢卷尺尺带规格的不同,每卷尺带盘中包含了上百、甚至上千条钢卷尺不等,所以需要将尺带盘中的每条钢卷尺在其零刻度线纹处切断,这道工序称为切带,或者称之为切零位.目前工量具企业所使用的钢卷尺切零位系统自动化程度不高,切零位精度低且不稳定,不能满足大规模生产的需求.本文开发的钢卷尺数控自动切零位系统使用双控制器结构,以视频分划技术为基础实现钢卷尺零位自动瞄准,从而可实现切带过程全自动化[1],即自动进带,自动零位瞄准,自动切零位和自动出带.

　　1　系统原理和结构

　　钢卷尺自动切零位系统将送带过程分为两个阶段:快速送带阶段和慢速瞄准送带阶段.快速送带工作由大步距角的步进电机完成,送带精度为±2 mm.慢速瞄准送带则由小步距角的步进电机完成,送带精度为2μm.通过控制器预设送带长度,进行快速送带,将钢卷尺零刻度线送到切带位置±2 mm范围内.瞄准送带机构在瞄准电子模块的监控下,进行慢速精确送带,将钢卷尺零刻度线准确送到切带位置.这样就可以在保证切带速度的前提下,提高钢卷尺的切带精度.送带完成后,控制器控制冲切机构完成切带工作,最后由出带机构完成自动出带.

　　钢卷尺自动切零位系统由四个子系统构成:进带系统、瞄准系统、切带系统和出带系统.其总体结构如图1.进带系统由双送带电机实现快速送带过程.其工作原理是:压轮在气缸的作用下,将尺带紧压在送带电机转轴上,送带电机在主控制器控制下快速转动,从而带动尺带快速向前送带.此时,钢卷尺被向上提起,带动连接电位器滑动端的直柄上提,从而改变了接入变频器电阻端的电位器的阻值,变频器根据阻值的大小调节输出到进带电机的时钟脉冲的频率,尺带往上提的越高,变频器输出的时钟脉冲频率越高,进带电机的转速也就越快,直到进带电机转速和送带电机转速相等时,变频器输出的时钟脉冲频率不变,当送带电机转速下降时,尺带跟着下降,尺带下降使变频器的输出时钟脉冲频率下降,进带电机转速下降.当尺带在初始位置时,变频器输出的始终脉冲频率为零,进带电机停转.使用这种双电机送带结构可以减小送带所需力矩,并且使送带过程平稳,防止损坏尺带.由于送带电机是一步距角较大的步进电机,所以送带精度不高,但送带速度很快.尺带盘放置处的阻尼器用于防止送带停止时尺带的脱落.

　　瞄准系统主要由做水平瞄准运动的工作台和基于视频分划技术的自动瞄准模块组成.压带机构在压带气缸的作用下将尺带紧压在工作台上,工作台在瞄准电机的带动下,带动尺带做瞄准运动.压带机构前端与尺带接触的压头设计成与尺带形状吻合的弧形结构,所用材料为尼龙,以防止压坏尺带.瞄准步进电机步距角较小,以保证送带精度.在钢卷尺做瞄准运动过程中,CCD实时摄入线纹图像[224],并将图像信号送入自动瞄准电子模块.自动瞄准电子模块以视频分划技术为基础可实现钢卷尺零刻度线和切带位置的自动瞄准,并向辅助控制器发出瞄准信号,继而辅助控制器控制送带电机停止转动,实现钢卷尺零位自动瞄准.瞄准送带速度较慢,否则会造成误瞄准.