[发明专利]自学习卷绕装置及方法

权利要求书

1.一种自学习卷绕装置，其特征在于，包括用于记录滚轮运动位置的滚轮编码器、用于记录卷针运动位置的卷针电机编码器、虚拟主轴、电子凸轮模块、凸轮表、卷绕控制模块和自学习模块；所述虚拟主轴与电子凸轮模块连接，所述电子凸轮模块和虚拟主轴分别与卷绕控制模块连接；所述卷针电机编码器和滚轮编码器均与自学习模块和卷绕控制模块连接，所述自学习模块和卷绕控制模块还与卷针电机连接；所述自学模块与凸轮表连接，所述凸轮表与电子凸轮模块连接。

2.根据权利要求1所述的自学习卷绕装置，其特征在于，所述自学习模块包括电机驱动模块、卷针电机编码器计数器、滚轮编码器计数器、数据采集模块、数据缓冲区和数据处理模块；所述电机驱动模块与卷针电机连接；所述卷针电机编码器计数器与卷针电机编码器连接，所述滚轮编码器计数器与滚轮编码器连接；所述卷针电机编码器计数器和滚轮编码器计数器均与数据采集模块连接，所述数据采集模块与数据缓冲区连接，所述数据缓冲区与数据处理模块连接，所述数据处理模块与凸轮表连接。

3.根据权利要求1所述的自学习卷绕装置，其特征在于，所述卷绕控制模块包括位置环、速度环、转矩环、差分模块及线速度补偿模块；所述位置环一方面与电子凸轮模块连接，另一方面与速度环连接；所述速度环与转矩环连接，转矩环与卷针电机连接；所述位置环和速度环还与卷针电机编码器连接；所述差分模块一方面与虚拟主轴连接，另一方面与线速度补偿模块连接，所述线速度补偿模块连接在速度环和转矩环之间。

4.根据权利要求1所述的自学习卷绕装置，其特征在于，所述电子凸轮模块包括用于接收虚拟主轴的脉冲序列的主轴处理模块以及用于读取凸轮表数据并进行插值计算的凸轮表数据处理模块，所述主轴处理模块与凸轮表数据处理模块连接；所述主轴处理模块与虚拟主轴连接，所述凸轮表数据处理模块一方面与凸轮表连接，另一方面与卷绕控制模块连接。

5.一种自学习卷绕方法，其特征在于，该方法分两步执行：

第一步，自学习过程，自学习模块根据设定的转速驱动卷针电机运行一个卷绕周期，周期性采集卷针电机编码器与滚轮编码器的反馈数据，采集完成后，对数据做坐标变换，得到以滚轮为基准等间距排列的滚轮-卷针位置对应表，保存在凸轮表中；

第二步，卷绕执行过程，虚拟主轴模块根据设定的线速度生成虚拟主轴脉冲序列，驱动电子凸轮模块运行，电子凸轮模块按照第一步中得到的凸轮表输出位置指令到卷绕控制模块；卷绕控制模块完成电机驱动的三环运算，同时采集滚轮编码器反馈的线速度，与虚拟主轴差分得到的目标线速度做PI运算，其结果叠加到速度环输出中。

6.根据权利要求5所述的自学习卷绕方法，其特征在于，自学习过程可分为如下步骤：

步骤一，电机驱动模块根据设定的目标地址和速度驱动卷针电机运行；

步骤二，卷针电机编码器计数器和滚轮编码器计数器在运行过程中实时获得卷针电机编码器和滚轮编码器的反馈位置；

步骤三，数据采集模块判断在判断符合采集条件时，将读到的同一时刻的两个计数器的值写入数据缓冲区；

步骤四，数据缓冲区写满后，由数据处理模块做坐标变换，结果写入凸轮表。

7.根据权利要求6所述的自学习卷绕方法，其特征在于，在自学习过程的步骤三中，判断是否符合采集条件的方法如下：

先驱动卷针电机到卷绕初始位置,将卷针电机编码器和滚轮编码器计数器清零,然后计算采集间距：采集间距＝卷针运行目标距离/采集点数；

以希望卷针运行的距离为目标地址，使卷针电机在以较慢的速度运行，在运行过程中不断读取卷针电机和滚轮编码器计数器,如果采集到卷针电机的增量大于等于采集间距,则将此时的卷针电机编码器和滚轮编码器数据保存到缓冲区的单元中；

重复读取和判断步骤，直到电机运行到达目标地址，此时所有缓冲区刚好填满。