印包行业知识及其工艺算法介绍（七）——多轴同步工艺

印包工艺分类——多轴同步
        随着总线技术和电子轴的普及，多轴同步工艺越来越重要。

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一、负荷分配       在负载非常重，或者负载的长度太长、刚性不足、形变较大的场合，我们通过一个传动点驱动负载会遇到很多问题，影响设备加工，所以经常会采用多个传动点驱动同一个负载的方式，这就是负荷分配。       不同的控制方式，在负荷分配时，可能会出现不同的问题，比如某个轴经常处于发电状态、抖动变大、机械受力不均等。       如两轴均采用速度模式进行同步，同步抖动不可避免，必然会有一轴处于发电状态的情况。所以我们一般采用速度+转矩、位置+转矩

或者速度同步+转矩限幅的方式。       一般我们取一个轴为主传动，跑速度或者位置模式，其他轴为辅传动，跑转矩模式。实时读取主传动的输出转矩，作为辅传动的转矩指令。或者每个轴都跑速度模式，辅传动做转矩限幅。这样达到负荷分配的目的。

二、速度同步       速度同步一般使用在大型设备上，传动点多，而且互相之间距离较远。因为传动点间距较远，材料的拉伸形变量、打滑、重力影响等问题会更严重一些，所以无法用精确的位置模式进行控制。       比如常见的凹版印刷机，多电机之间就采用速度同步的，可以用变频器可以用伺服。速度同步的效果远好于位置同步。       速度同步一般有开环和闭环两种方式。开环方式就是根据线速度相等计算出每个轴的转速和频率，然后给出每个轴正确的速度指令，达到同步效果。       闭环方式就是在开环的基础上，再增加张力反馈装置，对各轴的速度进行PID调节，达到更准确的速度同步效果。       收放卷部分要加入卷径计算。

三、位置同步：电子齿轮、电子凸轮       位置同步一般有以下几种：电子齿轮、电子凸轮、插补、龙门同步。       电子齿轮和电子凸轮类似于机械齿轮和机械凸轮。它们都是多轴同步关系，都会有主轴和从轴的概念。如果主从轴之间是线性的位置同步关系，那么它们是电子齿轮关系。如果主从轴之间是非线性的位置同步关系，那么它们是电子凸轮关系。       也就是说，电子齿轮和电子凸轮是对主从轴位置的函数关系的一种描述，一次函数关系为电子齿轮，五次函数关系为电子凸轮。       使用电子齿轮和电子凸轮，可以脱离复杂的机械传动，使每个轴在传动上独立开来，但达到与机械传动相同的效果。减化了机械传动结构，变化更丰富，控制更灵活。

   

四、位置同步：插补、龙门同步       插补运算是从数控机床上引用的技术，主要为了规划出特定的指令曲线。各轴可移动的最小单位是一个脉冲当量，在移动过程中，以若干脉冲当量组成的折线，可以最大程度地逼近理想的运动曲线，如下图，即为插补。       插补可以是逐时间片段法和逐脉冲法。前者不能保证严格的插补效果，后者是真正的插补运算。       印刷包装上对插补的要求没那么高，一般平面插补就可以满足要求了，主要进行一些轨迹涂胶、切割等加工。       龙门同步一般用于双轴驱动同一负载平移，通过把伺服的分频脉冲互相接入另一个轴做闭环，达到同步效果。也可用于多辊速度同步。

   

五、相位补偿       实现多轴同步，一般都会有主从轴的概念，多个从轴跟随主轴做同步运动。但在实际应用当中，各轴在执行的过程中，一般都会产生或多或少的滞后，造成随动偏差。也就是说，我们规划的指令是严格同步的，但电机的反馈有可能并不同步。尤其随着运行速度的提高，这种不同步会越来越严重，给我们带来很多精度上的影响。       对于这种问题，一方面我们依赖伺服的性能尽可能减少随动偏差。另一方面，我们可以采集不同速度下的位置指令与位置反馈的偏差，对主轴的相位进行补偿。因为是补偿主轴相位，所以要采主从轴同步区间内的偏差值。比如采齿轮关系的偏差，或者凸轮关系中，同步区的偏差，再换算成主轴相位偏差，补偿上去。如图。

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（下期内容：常见工艺算法——张力控制类）

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