【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及自動(dòng)化控制，尤其涉及一種自動(dòng)化膜材裁切控制方法及系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
1、自動(dòng)化控制
主要涉及使用各種控制系統(tǒng)來操作設(shè)備、機(jī)械和過程，減少人工干預(yù)。這些系統(tǒng)能夠監(jiān)測(cè)和調(diào)整生產(chǎn)過程中的操作以優(yōu)化性能和效率。自動(dòng)化控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)、制造、交通和其他許多領(lǐng)域，包括使用傳感器、控制器和軟件通過反饋循環(huán)來自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)的機(jī)制。這些技術(shù)使企業(yè)能夠提高產(chǎn)量、提升質(zhì)量控制、減少材料浪費(fèi)，并增加生產(chǎn)線的安全性。
2、其中，自動(dòng)化膜材裁切控制方法是指一種技術(shù)，用于自動(dòng)控制膜材料（如塑料薄膜、金屬箔或其他工業(yè)用薄膜）的裁切過程。這種方法的主要用途是提高裁切精度和速度，減少材料浪費(fèi)，以及提升整體生產(chǎn)效率。通過使用高級(jí)算法和精確的機(jī)械裝置，自動(dòng)化膜材裁切可以在保持連續(xù)生產(chǎn)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的切割圖案和規(guī)格，廣泛應(yīng)用于包裝、電子和汽車行業(yè)。
3、現(xiàn)有技術(shù)在膜材裁切過程中存在缺陷。傳統(tǒng)裁切方法依賴固定路徑，缺乏對(duì)膜材張力狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致裁切精度不足。在張力波動(dòng)情況下，容易出現(xiàn)裁切不均勻，增加材料浪費(fèi)。處理復(fù)雜裁切圖案時(shí)，無法有效適應(yīng)膜材形變，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。例如，包裝行業(yè)中，裁切不當(dāng)可能導(dǎo)致包裝失效，造成成本增加和經(jīng)濟(jì)損失。這些不足限制了現(xiàn)有技術(shù)在高要求生產(chǎn)環(huán)境中的應(yīng)用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的缺點(diǎn)，而提出的一種自動(dòng)化膜材裁切控制方法及系統(tǒng)。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)采用了如下技術(shù)方案：一種自動(dòng)化膜材裁切控制方
3、s1：根據(jù)膜材的彈性模量、泊松比參數(shù)，選擇有限元分析計(jì)算膜材在差異化張力狀態(tài)下的形變情況，結(jié)合裁切位置，分析張力分布對(duì)膜材形變的影響，獲取差異化張力分布條件下的膜材形變量，生成張力-形變分布數(shù)據(jù)；
4、s2：根據(jù)所述張力-形變分布數(shù)據(jù)，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)，構(gòu)建最小化張力波動(dòng)、形變誤差與材料浪費(fèi)的優(yōu)化模型，選擇遺傳算法進(jìn)行目標(biāo)函數(shù)求解，執(zhí)行優(yōu)化過程并權(quán)衡目標(biāo)函數(shù)，獲取優(yōu)化裁切路徑方案；
5、s3：通過實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)獲取膜材當(dāng)前張力狀態(tài)，結(jié)合所述優(yōu)化裁切路徑方案，計(jì)算張力分布變化對(duì)裁切路徑的影響，調(diào)整裁切路徑與當(dāng)前張力狀態(tài)匹配，生成實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案；
6、s4：基于所述實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案，設(shè)置裁切過程中的動(dòng)態(tài)路徑調(diào)整機(jī)制，實(shí)時(shí)對(duì)比當(dāng)前張力波動(dòng)與裁切路徑的偏差，調(diào)整裁切路徑匹配膜材張力變化，生成動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值；
7、s5：根據(jù)所述動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值，結(jié)合實(shí)際的張力分布與形變數(shù)據(jù)，執(zhí)行裁切路徑調(diào)整，完成膜材的裁切，并記錄裁切完成結(jié)果。
8、所述張力-形變分布數(shù)據(jù)包括膜材形變量、張力分布、裁切位置，所述優(yōu)化模型包括目標(biāo)函數(shù)、形變誤差、材料浪費(fèi)，所述實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案包括當(dāng)前張力狀態(tài)、優(yōu)化裁切路徑方案、張力分布變化，所述動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值包括張力波動(dòng)、裁切路徑偏差、膜材張力變化，所述裁切完成結(jié)果包括實(shí)際張力分布、形變數(shù)據(jù)、裁切路徑調(diào)整。
9、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述張力-形變分布數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：
10、s111：設(shè)定膜材的物理特性，包括彈性模量和泊松比，利用參數(shù)初始化有限元模型，通過模擬膜材在差異化張力條件下的響應(yīng)，得到初步的形變響應(yīng)數(shù)據(jù)；
11、s112：對(duì)所述初步的形變響應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，識(shí)別膜材在多個(gè)裁切位置的形變特性，采用公式：
12、；
13、計(jì)算差異化張力下膜材的應(yīng)力分布，得到應(yīng)力分析數(shù)據(jù)；
14、其中，e代表彈性模量，ν代表泊松比，代表形變量；
15、s113：基于所述應(yīng)力分析數(shù)據(jù)，迭代調(diào)整模型參數(shù)，優(yōu)化張力分布的模擬，通過多次迭代，確定多個(gè)裁切位置的最優(yōu)張力設(shè)置，得到張力-形變分布數(shù)據(jù)。
16、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述優(yōu)化裁切路徑方案的獲取步驟具體為：
17、s211：基于所述張力-形變分布數(shù)據(jù)，定義目標(biāo)函數(shù)，最小化張力波動(dòng)、形變誤差及材料浪費(fèi)，綜合參照所有關(guān)鍵的因素，設(shè)定目標(biāo)函數(shù)參數(shù)；
18、s212：選擇遺傳算法作為求解策略，輸入所述目標(biāo)函數(shù)參數(shù)，并配置遺傳算法的關(guān)鍵操作參數(shù)，包括種群大小、交叉率和變異率，執(zhí)行算法初始化，獲取算法配置；
19、s213：從所述算法配置提取初始種群和操作參數(shù)，執(zhí)行遺傳算法，采用公式：
20、；
21、進(jìn)行新一代的路徑參數(shù)計(jì)算，計(jì)算得到新路徑參數(shù)，并確定優(yōu)化后的裁切路徑方案；
22、其中，代表新路徑參數(shù)，是根據(jù)優(yōu)化算法計(jì)算得到的更新后的路徑值，用于指導(dǎo)裁切機(jī)械的當(dāng)前路徑設(shè)置，為上一代的路徑參數(shù)，代表在優(yōu)化之前，裁切路徑的舊設(shè)定值，作為基準(zhǔn)參考，為學(xué)習(xí)率，這是一個(gè)調(diào)節(jié)因子，用于控制路徑參數(shù)更新的步長(zhǎng)，為之前表現(xiàn)最好的路徑參數(shù)，為當(dāng)前迭代中使用的路徑參數(shù)，即當(dāng)前路徑配置的實(shí)時(shí)值，作為一個(gè)比例因子。
23、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案的獲取步驟具體為：
24、s311：收集實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)提供的膜材當(dāng)前張力狀態(tài)數(shù)據(jù)，整合數(shù)據(jù)分析其對(duì)所述優(yōu)化裁切路徑方案的影響，生成當(dāng)前張力狀態(tài)分析結(jié)果；
25、s312：根據(jù)所述當(dāng)前張力狀態(tài)分析結(jié)果，使用數(shù)學(xué)模型量化張力分布變化對(duì)裁切路徑的影響，通過計(jì)算確定張力變化對(duì)裁切精度的影響度，生成張力影響評(píng)估結(jié)果；
26、s313：利用所述張力影響評(píng)估結(jié)果，調(diào)整裁切路徑匹配當(dāng)前的張力狀態(tài)，采用公式：
27、；
28、進(jìn)行路徑調(diào)整計(jì)算，生成實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案；
29、其中，表示調(diào)整后的裁切路徑，基于初步優(yōu)化模型的原始裁切路徑，是路徑調(diào)整系數(shù)，用于定量調(diào)整張力變化對(duì)路徑的影響，表示張力引起的推薦路徑偏移量。
30、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值的獲取步驟具體為：
31、s411：分析所述實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案中的當(dāng)前膜材張力數(shù)據(jù)和預(yù)設(shè)裁切路徑，計(jì)算每一時(shí)間點(diǎn)上的張力數(shù)據(jù)與路徑設(shè)定值之間的偏差，生成偏差數(shù)據(jù)集；
32、s412：根據(jù)所述偏差數(shù)據(jù)集中的每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，對(duì)比其與設(shè)定的閾值，篩選超出閾值的偏差點(diǎn)，計(jì)算超閾值偏差點(diǎn)的平均值，得到平均偏差值；
33、s413：使用所述平均偏差值和膜材的實(shí)時(shí)張力數(shù)據(jù)，通過歸一化處理，采用公式：
34、；
35、計(jì)算得到動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值；
36、其中，表示動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值，代表每個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)的權(quán)重，為實(shí)時(shí)張力數(shù)據(jù)，為預(yù)設(shè)路徑數(shù)據(jù)，為調(diào)節(jié)系數(shù)，用于增強(qiáng)調(diào)整的敏感度，表示數(shù)據(jù)點(diǎn)的總數(shù)。
37、作為本專利技術(shù)的進(jìn)一步方案，所述記錄裁切完成結(jié)果的步驟具體為：
38、s511：基于所述動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值，調(diào)用實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的張力分布與形變數(shù)據(jù)，進(jìn)行張力對(duì)裁切路徑的影響評(píng)估，通過集合比較當(dāng)前裁切路徑與張力狀態(tài)之間的差異，得到裁切調(diào)整參數(shù)；
39、s512：根據(jù)所述裁切調(diào)整參數(shù)，應(yīng)用動(dòng)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，所述張力-形變分布數(shù)據(jù)包括膜材形變量、張力分布、裁切位置，所述優(yōu)化模型包括目標(biāo)函數(shù)、形變誤差、材料浪費(fèi)，所述實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案包括當(dāng)前張力狀態(tài)、優(yōu)化裁切路徑方案、張力分布變化，所述動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值包括張力波動(dòng)、裁切路徑偏差、膜材張力變化，所述裁切完成結(jié)果包括實(shí)際張力分布、形變數(shù)據(jù)、裁切路徑調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，所述張力-形變分布數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，所述優(yōu)化裁切路徑方案的獲取步驟具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，所述實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案的獲取步驟具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，所述動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值的獲取步驟具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，所述記錄裁切完成結(jié)果的步驟具體為
8.一種自動(dòng)化膜材裁切控制系統(tǒng)，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-7任一項(xiàng)所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，所述系統(tǒng)包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，所述張力-形變分布數(shù)據(jù)包括膜材形變量、張力分布、裁切位置，所述優(yōu)化模型包括目標(biāo)函數(shù)、形變誤差、材料浪費(fèi)，所述實(shí)時(shí)調(diào)整裁切路徑方案包括當(dāng)前張力狀態(tài)、優(yōu)化裁切路徑方案、張力分布變化，所述動(dòng)態(tài)裁切路徑調(diào)整值包括張力波動(dòng)、裁切路徑偏差、膜材張力變化，所述裁切完成結(jié)果包括實(shí)際張力分布、形變數(shù)據(jù)、裁切路徑調(diào)整。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自動(dòng)化膜材裁切控制方法，其特征在于，所述張力-形變分布數(shù)據(jù)的獲取步驟具體為：
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【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周友仁，周添翼，袁洋培，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：深圳市翔宇輝電子科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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