[发明专利]一种基于电子凸轮控制的牙刷植毛系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于电子凸轮控制的牙刷植毛系统及方法。该牙刷植毛系统包括XY工作平台、主轴、信号采集模块和控制器。该牙刷植毛系统的一个运动周期中具有两个控制区间，分别位于同步控制区间和非同步控制区间。主轴在运动周期中进行一次升降往复运动；在主轴从同步控制区间起点移动到同步控制区间终点的过程中，XY工作平台从动于主轴运动，其余时间中，XY工作平台保持静止。本发明提供了主轴进出同步控制区间时的合理速度变化曲线，使得主轴速度在同步控制区间和非同步控制区间之间平稳过渡，配合电子凸轮算法使XY工作平台的移动速度在孔与孔之间平稳过渡，抑制了XY工作平台停止时产生的振动，使得植毛过程更加精准，产品品质更高。

技术领域

本发明涉及伺服电机控制领域，更具体的说，本发明涉及一种电子凸轮的控制装置及方法。

背景技术

随着国家经济水平的不断发展，人们越来越注重维护口腔健康。拥有坚固、洁白的牙齿是健康生活的保障，因此牙刷产品的需求量也与日俱增。全自动植毛机是一种给牙刷柄植毛的机电一体化设备，是牙刷生产过程中重要的工具。在传统的植毛机中，主轴和XY工作平台的配合采用机械凸轮方式，这需要传感器来触发信号，一方面会提高设备的制造成本，另一方面也可能发生由于传感器损坏或者机械凸轮位置偏移导致控制系统发生故障。

在控制方面，传统的植毛机为实现植毛的功能，其工作台及换毛机构都配有一个启动信号，当检测到启动信号上升沿时，控制系统会通过解析版型文件确定工作台及换毛机构移动的距离，然后根据速度规划的关键参数，规划相关机构的运动曲线，最后根据速度曲线驱动执行机构移动。该方法虽然能够实现任意移动距离的速度规划，但是不能保障速度曲线的执行时间。因此需要用户根据主轴转速和加工板型最大移动距离设置和力的速度规划参数，但实际上主轴转速与最大移动距离往往是变动的，这样就有可能出现相关机构的速度曲线与实际工况不匹配的情况。

除此之外，使用传统机械凸轮的植毛机的运行机构的移动速度是有级划分的，且在工作中速度是恒定的，同时为保证加工的效率，也需要较大的运行速度，所以在植毛这种高速、频繁启停的机构中，采用机械凸轮会产生较大的工作噪声和机械振动，降低植毛的品质。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对传统植毛机在植毛过程中因主轴转速和移动距离的改变而需要频繁调整植毛机速度规划相关参数，提出一种更简洁、跟随性更好的电子凸轮控制装置及方法。

本发明提供一种基于电子凸轮控制的牙刷植毛系统，其包括XY工作平台、主轴、信号采集模块和控制器。XY工作平台用于调整牙刷的位置，主轴用于带动需要植入牙刷的刷毛进行移动。所述的信号采集模块采集XY工作平台和主轴的位置。控制器用于XY工作平台和主轴运动。

该牙刷植毛系统的一个运动周期中具有两个控制区间，分别位于同步控制区间和非同步控制区间。主轴在运动周期中进行一次升降往复运动；在主轴从同步控制区间起点移动到同步控制区间终点的过程中，XY工作平台从动于主轴运动，其余时间中，XY工作平台保持静止。

主轴处于同步控制区间时，通过电子凸轮算法控制XY工作平台在X轴方向上的目标速度X_speed如下：

Z_route＝Z_stop-Z_start (1)

Z_movie＝Z_now-Z_start (2)

X_err＝X_target-X_now (4)