技术简述

高速热复合切叠一体机中，为了提高节拍，需要一次切两个极片（行业中一般一次切一个极片，牵引一个极片，无同步要求），由于叠片工位取料机械手中心距离是175mm，所以需要极片在皮带上中心距离为175mm，如图1,两把切刀将极片切断后，极片通过3个牵引辊到达皮带后中心距离需要是175，为了防止极片被拉扯或者拱起，牵引3经过W23距离后需要和牵引2同速，牵引2经过W12距离后需要和牵引1同速。

本方案使用的硬件为欧姆龙NX701-1700,配备Intel® Core™ i7四核处理器,使用EtherCat总线通讯,最多支持256轴的大规模系统的高速高精度控制,软件为 Sysmac Studio V1.47

算法说明

使用7段S曲线规划牵引1，2，3和皮带的电子凸轮，最终凸轮曲线matlab效果如下：

参数说明

• 同步距离W12=40mm,W23=38mm：机械设计好后距离是固定的，测量切刀到牵引辊中心距离
• 极片中心距离CenterDis:极片在皮带上中心距离，无论极片宽度是多少，极片中心距离都需要是175mm
• 极片宽度Width：84-135mm
• 节拍：牵引时间0.35s，切断时间0.15s
• 同步速度：1250mm/s
• 最大加速度：23000mm/s^2

关键算法

• 牵引1距离：Q1=CenterDis*2;
• 牵引2距离：Q2=CenterDis+Width
• 牵引3距离：Q3=Width*2;
• 皮带距离：Q4=Q1;

算法说明

1. 使用7段S曲线，根据设定的最大速度Amax，最大加速度Vmax，时间Tf规划出牵引的位置曲线，得到加速段距离La1，减速距离Ld1，匀速距离Lv1；
2. 计算牵引2曲线，由于牵引2经过W12后需要和牵引1同步，所以牵引2的加速距离是La2=W12，减速距离和牵引1相同，Ld2=Ld1，匀速距离Lv2=Q2-La2-Ld2；
3. 计算牵引3曲线，牵引3经过W23后需要和牵引2同步，所以牵引2的加速度距离是La3=W23,减速距离和牵引1相同，Ld3=Ld1，匀速距离Lv3=Q3-La3-Ld3；
4. 已知速度，距离可以求出各段的加速时间Ta=2*La/Vmax,其中La是加速度距离，Vmax是匀速速度；
5. 求出匀速距离，求出各段的匀速时间Tv=Lv/Vmax,其中Lv是匀速段距离，Vmax是匀速速度；
6. 求出牵引2，3延迟启动时间Tp=Tf-Ta-Td-Tv，其中Tf是牵引1总时间，Ta是牵引2加速时间，Td是牵引2减速时间，Tv是牵引2匀速时间，牵引3方法同牵引2；
7. 通过此方法计算从0到Tf时刻的各个轴的位置，生成电子凸轮表，即可实现牵引的同步拉锯控制

最终效果

在机械运动中，速度和加速度曲线的不平滑对电机和机械机构会产生冲击， 电机最大输出电流增大，所以符合速度和加速度的连续性和平滑性的曲线才是我们所需要的，7段s曲线引入了jerk（加加速度），加速度没有突变，实际使用中一开始使用梯形速度规划，发现随着节拍变快，超过80%（最快节拍0.5s）速度时，虽然电机可以正常响应，但是皮带开始打滑，出现电机停止时，皮带过冲，导致极片位置波动大，影响叠片工位取料，通过引入7段S曲线规划电子凸轮，节拍可以达到0.5s，满足高速热复合切叠一体机节拍要求