玻璃横切机（共3篇）
玻璃横切机 篇1
1.病例资料
患者女性, 28岁, 以左视网膜脱离行玻璃体切除术后11月, 视力下降2月为主诉于2015年5月就诊我院。患者于2014年4月当地医院行B超检查提示:左眼视网膜脱离、左眼玻璃体混浊;2014年5月在全麻下行左眼玻璃体切除+气液交换手术;术后行荧光血管造影检查, 左眼黄斑下方晚期呈斑驳样荧光。既往否认感染、外伤史。仔细追问家族史, 其母亲27岁时发现患有玻璃体混浊 (未治疗) , 32岁时视力明显下降, 34岁时死亡 (死因不明) 。其患者本人5年前出现发作性左半侧肢体麻木无力, 2小时后自行缓解, 近半年再次发作。眼科检查:视力:右眼0.2左眼0.1左眼除晶体后囊混浊, 玻璃体呈灰白色混浊, 间有高密度白色混浊点 (如图) , 眼底窥不清。行B超检查提示:双眼玻璃体混浊, 未见视网膜脱离。我科诊断为玻璃体淀粉样变性可能性大。建议心内科、神经内科会诊, 行全身体检:心电图提示:QRS低电压。经腓肠神经活检刚果红染色提示:神经内膜的小血管壁四周呈红色无定形物质沉积, 在偏振光下可见橘黄色反光物质。病理明确诊断为“淀粉样变性”。术后复发如图:
2.讨论
2.1临床表现:淀粉样变性可以累及全身各个脏器, 主要以心脏、肾脏、周围神经系统居多, 眼部受累较少, 主要波及玻璃体、结膜、眼眶组织等。其中玻璃体淀粉样变性主要表现为晶状体后囊膜附着足盘状灰白色混浊玻璃体, 其后部玻璃体呈部分高密度白色混浊斑点。
2.2诊断:玻璃体淀粉样变性少见, 诊断较为困难, 误诊率高。活体组织病理检查为淀粉样变性的主要诊断依据。目前主要病理诊断方法为:巨检、镜检、特殊染色、免疫组化[5], 特殊染色以刚果红染色为主, 再进一步行免疫荧光或免疫化学检查确定沉积物类型, 如为免疫球蛋白轻链即可诊断轻链型淀粉样变性病[6]。
2.3治疗:对于鼻咽部淀粉样变性行玻切机射频烧灼治疗[7];心脏、肾脏、周围神经型淀粉样变性采取对症治疗, 预后较差。眼部淀粉样变性行手术切除, 如外眼肿瘤样玻璃淀粉样变性行手术切除, 玻璃体淀粉样变性在影响视力及引起牵拉性视网膜脱离时采取玻璃体切除加注气或硅油填充术, 术后如果复发可行暂时观察。淀粉样变性可以导致继发性青光眼, 行玻璃体切除手术可以控制继发性青光眼, 所以不用急着行抗青光眼手术[8]。本病一旦发现应及时治疗, 否则随时会危及生命。
3.总结
上述病人因为从玻璃体形态改变上, 加之玻切机玻璃体切除术后复发角度, 高度怀疑为玻璃体淀粉样变性, 后来经过仔细询问病史, 沿着患者的叙述及心电图检查结果分析病人有可能为遗传性, 累及心脏和周围神经系统, 且进行一系列验证性检查, 最后病理诊断证实了我们的诊断成立。对此病人的治疗方案是定期观察, 观察眼底是否出现玻璃体淀粉样变性而引起的牵拉视网膜脱离, 如果发现行玻切机玻璃体切除手术, 手术过程仔细, 玻璃体一定切除干净, 否则容易复发, 预防医源性视网膜裂孔发生。淀粉样变性临床表现纷繁复杂, 初期症状体征不典型, 容易误诊。因此, 了解淀粉样变性的临床表现, 以便在临床工作能早期发现, 早期控制原发病, 减少病人痛苦。
摘要：淀粉样变性 (amyloidosis) 是由蛋白质形成的异常纤维结构沉积于细胞外, 导致器官组织结构与功能改变而引起相应临床表现的一组疾病[1]。1860年, 由Virehow命名, 因其接触硫酸及碘时出现与淀粉相似的反应得名[2]。分为原发性淀粉样变性、继发性淀粉样变性、淀粉样β2–M淀粉样变性、遗传性淀粉样变性[3]。原发性淀粉样变性由浆细胞肿瘤或淋巴浆细胞淋巴瘤产生的异常免疫球蛋白轻链和/或重链蛋白沉积在内脏和软组织内所致[4]。玻璃体淀粉样变性属于原发性玻璃体样变性。由于患病隐匿, 所以临床容易误诊, 手术治疗后容易复发。下面汇报一例玻璃体淀粉样变性引起的视网膜脱离病人误诊为玻璃体混浊合并视网膜脱离, 行玻璃体切割手术, 术后一年玻璃体淀粉样变性复发。以示加深临床医生对本病的认识, 利于对其的治疗。
关键词：玻璃体淀粉样变性,玻璃体切除术,刚果红染色
参考文献
[1]徐缓, 雷松.系统性淀粉样变性的超微病理诊断[J].电子显微学报, 201 1, 6 (30) :557-560.
[2]Black RM.Amybloidosisand light-chain deposition disease In:Black RM, ed.Clinical problems in nephrology[M].Boston:Little, Brown, 1996.305.
[3]胡笳, 李静.眼玻璃体淀粉样变性的研究现状[J].陕西医学杂志, 2012, 2 (41) :230-231.
[4]Grogg KL, Aubry MC, Vrana JA.Nodular pulmonary amyloidosis Is characterized by localized immunoglobulin deposition and is frequently associated with an indolent B-cell lymphoproliferative disorder[J].Am J Surg Pathol, 2013, 37 (3) :406-412.
[5]孟宇宏, 原发性淀粉样变性病的病理诊断[J].诊断病理学杂志, 2013:6 (20) :321-324.
[6]邸丽, 徐敏, 笪宇威, 贾建平.轻链型淀粉样变性周围神经病一例[J].中华临床医师杂志, 2012 1 (6) :268-269.
[7]戴艳红, 高下, 陈兆和, 陈峰, 丁小琼, 沈晓辉, 钱晓云.局部性淀粉样变性11例分析[J].临床耳鼻咽喉科杂志, 2006, 6 (20) :557-558.
[8]乔春艳, 卢宁, 魏文斌.玻璃体淀粉样变性合并青光眼一例[J].眼科, 2004, 4 (13) :199-200.
玻璃横切机 篇2
本文采用“路斯特伺服驱动器Servo-one+HMI+伺服电机”, 实现了电子凸轮曲线、飞剪算法、在线纸张调整、纸头检测、主线故障检测、自动回零等功能。实际应用证实, 精度可达±1 mm, 剪切速度可达200 m/min甚至更高, 而且简化了机械结构, 灵活性更强[2]。
1 系统结构
图1描述了电子凸轮横切机的系统结构, 由送料单元、剪切单元、检测单元组成。送料单元由送料轮推动纸板进行匀速送料;检测单元由TTL型的编码器, 色标传感器等组成, 测量轮直径200 mm, 可以测量纸板长度和速度的信息;剪切单元由交流伺服系统构成, 剪切轮 (含切刀) 直径240 mm;驱动器根据控制函数计算出相应的位置指令, 送给剪切单元, 根据规划的凸轮曲线实现剪切。
伺服的控制参数, 如剪切长度, 剪切模式等由人机界面接口输入。系统具有TCP/IP通讯接口, 可连接目前主流的HMI, 用以传输切纸长度及显示状态信息, 同时可监控电流及速度波形, 并可获取驱动器内任何状态和故障信息。
2 运动控制系统的设计
2.1 控制系统的结构方案
本系统采用驱动器+伺服电机+HMI, 利用驱动器的高度集成性, 实现了上位和驱动器的一体化;触摸屏作为人机界面, 实现数据传送及运行状态显示;结合Code Sys软件实现凸轮曲线的生成和控制程序的编写。
2.2 运动方式的设计
飞剪方案采用位置、速度同步的控制方式, 位置同步是横切轮的切割点必须在纸带色标点内, 且保证不能切偏;速度同步是横切轮切割时的速度与此时纸带的速度要相等。
凸轮运动是:由于纸带长度在一定范围内是可变的, 横切刀旋转一周所经过的距离一般不等于带长, 这就要求横切轴在一定时间内要完成由同步速度到变速再到同步速度的凸轮运动过程, 同步区是, 剪切轴与材料的速度与位置同步, 实现剪切, 补偿区是指离开同步区后, 根据切长的不同, 剪切轴需要加速或减速, 甚至停止一段, 契合不同的长度。
定长剪切时切刀的运行速度因裁切的长度不同而不同, 一般分为3种运动方式:长料剪切、短料剪切、超短料剪切。
3 横切机系统的软件实现
3.1 凸轮曲线及设计原理
参照机械凸轮的电子凸轮运行轨迹如图2所示, 一般包含多段曲线, 在横切应用中, 单轴有等待, 追赶, 切断, 减速, 等待几个不同状态, 其中切断的过程要做到与主轴同步, 而追赶时要最快运行至同步点, 在实现这些功能的同时还要确保两段曲线的平滑切换。根据主从轴的速度曲线对应关系, 将一个周期内从动轴的位移分段, 从而确定每段位移内从动轴的速度。本方案采取参数表的形式, 分段规划凸轮曲线。
在分段规划曲线的时候, 考虑到位置、速度、加速度以及加速度的变化率的关系, 曲线规划功能块将运动轨迹曲线设定如下:
式 (1) 为5次曲线;式 (2) 为y的一阶导数, 是速度变化曲线;式 (3) 为y的二阶导数, 是加速度变化曲线。为确保电机运行时的稳定性, 必须保证运动曲线的二阶连续, 这样才能保证输出电流变化的连续性。根据已知切换点的位置, 速度, 加速度, 也就是多项式型值点的一阶与二阶导数, 利用5次多项式来拟合曲线。
IEC61131—3是国际标准的第3部分, 是第一个为工业自动化控制系统的软件设计提供标准化编程语言的国际标准。基于Code Sys软件并结合库Servo One CAM library、Servo One CAM tools library, 根据主从轴的标准函数关系, 我们可以规划多个cam曲线, 根据主轴的位置, 就可以得到从轴的位置[3,4,5,6]。功能块MC_Create Segment可以实现凸轮曲线的分段规划, 功能块定义如图3所示。
凸轮曲线段的索引。新凸轮段的索引号 (New Index) , 当前凸轮段的下一段索引号 (Next Index) , 当前凸轮段的前一段索引号 (Prev Index) ;
曲线段的距离。定义当前凸轮曲线段主轴的距离 (Master Distance) 、从轴的距离 (Slave Dis-tance) ;
曲线段的类型。当前凸轮曲线的类型 (Profile Mode) , 每个曲线段的类型 (Segment Mode) , 系统设计了多种曲线类型, 方便规划复杂曲线;
此外还有一些本系统默认的参数:Lambda, Constants。
本系统凸轮曲线规划补偿区1代码如下:
3.2 系统的软件实现
该系统的上位在Servo-one内部执行, 执行周期短、效率高, 可以通过人机界面输入不同规格的长度、修改方便, 主程序框图如图4所示。
在已经规划好凸轮曲线段以后, 分析主程序的主要功能块MCB_Cam Master Enable, MCB_Master Start、MCB_Cam In的实现过程[7]。
图5是长料剪切的运行曲线图, 该段凸轮曲线由4段曲线组成:
1) MC_PROFILES.PROF_Stand Still——此段表示等待区;
2) MC_PROFILES.PROF_R_V_POLY5Norm——表示补偿区1, 由R (Rest) 到V (Velocity) , 表示由静止加速到400 r/min, 按照式 (1) 的5次曲线拟合, 实现速度的平滑上升;
3) MC_PROFILES.PROF_V_V_Line——此段为同步区, 由V (Velocity) 到V (Velocity) , 此段维持400 r/min速度不变;
4) MC_PROFILES.PROF_V_R_POLY5——此段为补偿区2, 由V (Velocity) 400 r/min到R (Rest) 等待区 (速度为0) , 从而准备下一次剪切。
4 结论
实际应用证实, 基于Servo-one驱动器和标准PLC编程语言, 实现了电子凸轮在高速横切机控制系统中的应用, 该系统具有以下优势:1) 横切机机械结构大大简化;2) 内置电子凸轮曲线生成器执行周期125μs, 内置PLC最高扫描周期1ms, 保证纸张的剪切精度在±1mm以内;3) 自动优化的前馈控制功能可以使动态误差减小到1°以内;4) 支持虚拟主轴控制及仿真输出, 方便系统扩展和系统调试;5) 可以方便规划复杂曲线, 以实现一些复杂剪切的功能。
摘要：凸轮机构是横切机上的重要部件之一, 已经由传统的机械式过渡到电子式, 电子凸轮的功能强大, 可以实现复杂工艺过程应用。描述了系统的原理、结构, 并基于路斯特高端伺服驱动器Servo one的内部编程环境, 使用符合IEC61131—3标准并支持CodeSys V3.0平台的PLC编程语言。实现了电子凸轮曲线规划、飞剪算法, 大大提高了横切机的灵活性、精度、速度。
关键词：横切机,电子凸轮,IEC61131—3
参考文献
[1]康存锋.高速瓦楞纸板横切机控制系统的研究[J].机械科学与技术, 2003 (S1) :25-27.
[2]Servo One Application Manual.LTi DRIVES Gmbh[Z].2010.
[3]王蔚庭.解析工业编程语言国际标准IEC61131—3[J].国内外机电一体化技术, 2007 (2) :47-62.
[4]Servo One iPLC Basic.Lust Antriebstecnik Gmbh[Z].2012.
[5]Mike, Woelfel.Introduction to Electronic Cam[J].Assembly Automation, 1999, 19 (1) :17-24.
[6]林小峰, 宋春宁, 宋绍剑, 等.基于IEC61131—3标准的控制系统及应用[M].北京:电子工业出版社, 2007.
玻璃横切机 篇3
本文运用模糊控制理论, 它不必知道被控对象的精确数学模型, 仅根据实际输入和输出结果利用模糊系统的模糊信息处理能力[2], 对瓦楞纸板横切机速度进行跟随控制, 改善了系统的速度跟随特性。
1 横切机生产工艺
横切机, 俗称“飞剪”机, 其功能是对生产线上产出的无限长纸板进行定长剪切, 如图1所示, 其纸板进给速度每分钟几十到几百米 (该速度由生产线调速系统控制) 。系统工作时, 待切瓦楞纸板在横切机上下刀辊之间的间隙穿过, 切刀电机根据所设定的剪切长度、瓦楞纸板的进给速度指定刀辊的运动规律等, 对进给瓦楞纸板实施定长切割, 即对快速进给的纸板进行“飞剪”。刀辊的运动规律与所设定的剪切长度有密切的关系。系统要求当切刀到达剪切位置时, 切刀速度和给纸速度保持一致, 同时要求给纸长度为所设定长度。在剪切过程中, 如果切刀速度大于纸板走速, 则会造成纸板撕裂;当切刀速度小于纸板速度, 又会造成纸板起皱;因此剪切必须满足切刀对纸板的位置和速度的同步跟踪, 在每一次剪切的过程中重复完成“加速→速度跟踪与定长剪切→减速→停止”的控制过程。
横切机控制系统若想满足生产线“高质、高速、高档、高效、宽幅”的要求, 必须解决纸板速度的检测与跟踪、剪切长度的精确控制、剪切时切刀位置与速度的同步等问题。这些问题互相牵制, 控制难度较大。本文针对横切机的速度跟踪问题进行研究。
2 模糊控制系统
2.1 模糊控制系统结构
为了减少横切机剪切时纸板速度的跟踪误差, 得到较好的控制效果, 本文采用二维模糊控制器对横切机速度进行控制, 结构框图如图2所示。系统工作时, 系统给定值与系统速度反馈值经过比较器比较, 得出实际输出的误差值e和误差变化率Δe;然后比较器的输出值经过模糊控制器, 通过模糊化, 模糊推理, 解模糊化过程, 得出控制量, 通过伺服驱动对横切机速度进行实时模糊控制。
2.2 模糊控制器设计
模糊控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理基础, 模拟人的思维方法, 对难以建立数学模型的对象实施的一种控制方法。模糊控制器是模糊控制的核心, 一个典型的模糊控制器结构如图3所示[3]。
1) 模糊化:
在各输入输出语言变量的量化域内取7个模糊子集NB, NM, NS, ZO, PS, PM和PB分别对应负大、负中、负小、零、正小、正中和正大, 则各语言变量相应的词集为{NB, NM, NS, ZO, PS, PM, PB}。将误差e、误差变化率Δe和输出变量u的大小量化为13个等级, 分别表示为{-6, -5, -4, -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6}。
2) 隶属度函数:
通过对输入和输出变量进行分析, 误差e和误差变化率Δe语言变量的各模糊子集采用标准三角形隶属度函数, 如图4所示。
3) 模糊规则:
模糊控制规则实质上是对操作员的经验加以总结而得到的模糊条件语句。用“if…then…”的形式对模糊控制制定模糊规则表, 如表1所示。
4) 模糊推理与解模糊化:
模糊决策采用Mamdani推理方法, 其关系矩阵R= (e×Δe) T1×c;模糊控制器的输出c= (e×Δe) T1×R。模糊规则中合成运算取“极大—极小”运算, 蕴含关系取“极小”运算, 连接词and采用极小运算, also采用极大运算。解模糊化是将模糊控制器输出的模糊量转化为清晰量, 模糊控制器采用具有更平滑的输出推理控制的重心法。按此设计的模糊控制器输入输出曲面如图5所示。
3 实验仿真
本文利用Matlab中的Simulink工具箱进行仿真。在设计模糊控制器时, 利用Matlab提供的模糊工具箱, 可以很方便地进行模糊控制规则的设计, 其中包括模糊输入量和输出量的确定、输入输出范围的设定、隶属函数、模糊推理方法、解模糊方法的选择, 以及模糊规则的添加、修改[4]。同时还可以查看设计出的模糊规则曲面, 从而对规则进行修改。
按照以上设计, 系统的仿真结构如图6所示。为避免输出发散, 在转速环与位置环均有限幅环节, 设定好仿真时间、步长等各项参数后, 即可开始仿真。
当系统没有外界干扰时, PID控制系统和模糊控制系统的阶跃响应仿真结果如图7a和图8a所示;当系统加入外界干扰时, PID控制系统和模糊控制系统的阶跃响应仿真结果如图7b和图8b所示。由图7a和图8a对比可知系统无干扰时, PID控制比模糊控制响应速度快, 控制精度高, 模糊控制没有产生过超调和稳态误差;系统有干扰时, 由图7b和图8b对比可知PID控制出现较大的速度跟踪误差, 而且干扰越大误差越大, 模糊控制对调节对象的参数变化不敏感, 表现出好的速度跟随特性和抗干扰性, 满足横切机速度跟随控制要求。
4 结束语
本文提出的基于模糊理论设计的用于瓦楞纸板速度跟随控制的模糊控制器, 没有传统PID控制器产生的过超调, 克服了应用传统控制算法时, 因伺服驱动系统的非线性造成的较大跟踪偏差, 有较好速度跟随特性和抗干扰性, 为进一步提高横切机速度控制精度奠定了理论基础。
摘要：瓦楞纸板横切机控制系统中, 横切机速度跟随控制是其关键技术。为了改善国内瓦楞纸板横切机速度跟随性能, 减小系统的速度跟踪误差, 在分析横切机生产工艺及要求的基础上, 设计了瓦楞纸板横切机速度跟随模糊控制器, 并利用Matlab对其进行了仿真研究。结果表明, 该模糊控制器没有常规PID控制器产生的过超调, 有较好的速度跟随特性和抗干扰性。
关键词：瓦楞纸板,模糊控制,飞剪,速度跟随
参考文献
[1]张学中.国内外瓦楞纸箱的发展和未来趋势[J].湖北造纸, 2006, 44 (4) :42-44.
[2]廉小亲.模糊控制技术[M].北京:中国电力出版社, 2003.
[3]刘金琨.智能控制[M].北京:电子工业出版社, 2005.