1.本發(fā)明涉及薄膜卷徑測(cè)量領(lǐng)域，特別涉及一種基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法。

背景技術(shù)：

2.收放卷設(shè)備，包括薄膜印刷、復(fù)卷、復(fù)合、分切、制袋等一系列設(shè)備產(chǎn)品，設(shè)備的加工生產(chǎn)效率、精度，關(guān)鍵在于薄膜的張力和速度的穩(wěn)定控制，而張力和速度的穩(wěn)定關(guān)鍵取決于卷徑的正確性。然而，現(xiàn)有的卷徑計(jì)算方法因涉及的不確定因素較多，例如薄膜厚度測(cè)算誤差、甚至不均勻，運(yùn)行線速度抖動(dòng)等，測(cè)算結(jié)果誤差較大，難以滿足高速、超高速運(yùn)行狀態(tài)下的應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

3.本發(fā)明的目的在于，提供一種基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法。本發(fā)明具有卷徑計(jì)算準(zhǔn)確和穩(wěn)定的特點(diǎn)，更加適用于張力的穩(wěn)定控制。

4.本發(fā)明的技術(shù)方案：基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法，其特征在于，按下述步驟進(jìn)行：s1：設(shè)置目標(biāo)材料參數(shù)；s2：設(shè)定控制系統(tǒng)運(yùn)行周期t；s3：?jiǎn)?dòng)張力閉環(huán)控制系統(tǒng)，使薄膜在靜止?fàn)顟B(tài)下保持較穩(wěn)定的張力；s4：基于當(dāng)前張力和預(yù)設(shè)卷徑、厚度，給定狀態(tài)矩陣初始值；s5：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行，獲取薄膜的線速度和輥軸的轉(zhuǎn)速；s6：通過kalman濾波器進(jìn)行卷徑計(jì)算。

5.前述的基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法中，所述kalman濾波器的計(jì)算方法為：????????????

(1)???????????

(2)???????????????

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(5)其中：；；；；；；；；e是材料彈性模量；h是材料厚度；l是材料寬度；t是系統(tǒng)周期；是k時(shí)刻的輥軸轉(zhuǎn)速；v是k時(shí)刻的薄膜線速度；、、、、、是濾波系數(shù)。

6.前述的基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法中，所述的s1的參數(shù)包括彈性模量e、厚度h和寬度l。

7.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明通過張力與卷徑的本質(zhì)關(guān)系，再利用最優(yōu)化自回歸數(shù)據(jù)處理算法精準(zhǔn)計(jì)算薄膜卷徑。最終收放卷控制系統(tǒng)可以依據(jù)正確的卷徑，給出精準(zhǔn)的速度或轉(zhuǎn)矩指令，加上簡(jiǎn)單的張力閉環(huán)控制，即可實(shí)現(xiàn)張力穩(wěn)定的高速收放卷控制。本發(fā)明具有卷徑計(jì)算準(zhǔn)確和穩(wěn)定的特點(diǎn)，更加適用于張力的穩(wěn)定控制。

8.應(yīng)用本發(fā)明的計(jì)算方法，當(dāng)系統(tǒng)運(yùn)行30多秒后，膜厚收斂到誤差2 以內(nèi)；經(jīng)過一分多鐘，膜厚可收斂至0.5 范圍內(nèi)。

附圖說明

9.圖1是分切機(jī)收放卷結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是卷徑計(jì)算結(jié)果與激光測(cè)距儀測(cè)量值濾波前比較示意圖；圖3是濾波前第一比較細(xì)節(jié)示意圖；圖4是濾波前第二比較細(xì)節(jié)示意圖；圖5是濾波前第三比較細(xì)節(jié)示意圖；圖6是卷徑計(jì)算結(jié)果與激光測(cè)距儀測(cè)量值濾波后比較示意圖；圖7是濾波后第一比較細(xì)節(jié)示意圖；圖8是濾波后第一比較細(xì)節(jié)示意圖；圖9是濾波后第三比較細(xì)節(jié)示意圖；圖10是薄膜厚度計(jì)算結(jié)果示意圖。

具體實(shí)施方式

10.下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明，但并不作為對(duì)本發(fā)明限制的依據(jù)。

11.實(shí)施例：基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法，按下述步驟進(jìn)行：s1：設(shè)置目標(biāo)材料參數(shù)；所述的s1的參數(shù)包括彈性模量e、厚度h和寬度l；s2：設(shè)定控制系統(tǒng)運(yùn)行周期t；s3：?jiǎn)?dòng)張力閉環(huán)控制系統(tǒng)，使薄膜在靜止?fàn)顟B(tài)下保持較穩(wěn)定的張力；

s4：基于當(dāng)前張力和預(yù)設(shè)卷徑、厚度，給定狀態(tài)矩陣初始值；s5：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行，獲取薄膜的線速度和輥軸的轉(zhuǎn)速；s6：通過kalman濾波器進(jìn)行卷徑計(jì)算；所述kalman濾波器的計(jì)算方法為：????????????

(1)???????????

(2)???????????????

(3)?????????????

(4)???????

(5)其中：；；；；；；；；e是材料彈性模量；h是材料厚度；l是材料寬度；t是系統(tǒng)周期；是k時(shí)刻的輥軸轉(zhuǎn)速；v是k時(shí)刻的薄膜線速度；、、、、、是濾波系數(shù)。

12.本發(fā)明可通過多次迭代運(yùn)算，就能快速計(jì)算出準(zhǔn)確的卷徑值，并且薄膜厚度h也能慢慢收斂，最終能得到接近實(shí)際的膜厚。

13.實(shí)施例1：基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法，其特征在于，按下述步驟進(jìn)行：1）高速分切機(jī)系統(tǒng)，放卷卷徑計(jì)算的應(yīng)用，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示；2) 在放卷側(cè)安裝激光測(cè)距儀（誤差范圍±1mm），以驗(yàn)證本發(fā)明的卷徑計(jì)算方法的正確性；3）設(shè)定薄膜彈性模量1070，寬度1.2 m，厚度56 ；4）系統(tǒng)運(yùn)行周期10 ms；5）啟動(dòng)張力控制系統(tǒng)，待張力穩(wěn)定后讀取張力值，及預(yù)置卷徑100 mm，得到初始狀態(tài)矩陣；6）設(shè)置濾波參數(shù)、、、、.0001、；7）運(yùn)行后獲取薄膜線速度和輥軸轉(zhuǎn)速，并導(dǎo)入計(jì)算；8）改變運(yùn)行速度，以獲取不同運(yùn)行條件下的計(jì)算結(jié)果，如圖2和圖6所示；

9）通過本發(fā)明的卷徑計(jì)算方法得出放卷側(cè)卷徑與激光測(cè)距儀測(cè)量結(jié)果比較，相差在0.7mm范圍內(nèi)，如圖2~5所示；10）因激光測(cè)距儀本身存在較大誤差，而且經(jīng)過模擬電壓信號(hào)反饋有時(shí)滯，對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行fir濾波；激光測(cè)距儀測(cè)量值濾波后的值與通過本發(fā)明的卷徑計(jì)算方法得出放卷側(cè)卷徑比較，相差在0.5mm范圍內(nèi)，如圖6~9所示；11）通過細(xì)節(jié)示意圖3~5，以及圖7~9可見，本發(fā)明的卷徑計(jì)算結(jié)果更加平滑，并不失真，更適用于張力的穩(wěn)定控制；12）如圖10所示，系統(tǒng)運(yùn)行30多秒后，膜厚收斂到誤差2 以內(nèi)；經(jīng)過一分多鐘，膜厚可收斂至0.5 范圍內(nèi)；實(shí)施例不應(yīng)視為對(duì)本發(fā)明的限制，任何基于本發(fā)明的精神所作的改進(jìn)，都應(yīng)在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

技術(shù)特征：

1.基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法，其特征在于，按下述步驟進(jìn)行：s1：設(shè)置目標(biāo)材料參數(shù)；s2：設(shè)定控制系統(tǒng)運(yùn)行周期t；s3：?jiǎn)?dòng)張力閉環(huán)控制系統(tǒng)，使薄膜在靜止?fàn)顟B(tài)下保持較穩(wěn)定的張力；s4：基于當(dāng)前張力和預(yù)設(shè)卷徑、厚度，給定狀態(tài)矩陣初始值；s5：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行，獲取薄膜的線速度和輥軸的轉(zhuǎn)速；s6：通過kalman濾波器進(jìn)行卷徑計(jì)算。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法，其特征在于，所述kalman濾波器的計(jì)算方法為：??????????

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(5)其中：；；；；；；；；e是材料彈性模量；h是材料厚度；l是材料寬度；t是系統(tǒng)周期；是k時(shí)刻的輥軸轉(zhuǎn)速；v是k時(shí)刻的薄膜線速度；、、、、、是濾波系數(shù)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法，其特征在于，所述的s1的參數(shù)包括彈性模量e、厚度h和寬度l。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種基于實(shí)時(shí)張力的高速收放卷設(shè)備的薄膜卷徑計(jì)算方法，按下述步驟進(jìn)行：S1：設(shè)置目標(biāo)材料參數(shù)；S2：設(shè)定控制系統(tǒng)運(yùn)行周期t；S3：?jiǎn)?dòng)張力閉環(huán)控制系統(tǒng)，使薄膜在靜止?fàn)顟B(tài)下保持較穩(wěn)定的張力；S4：基于當(dāng)前張力和預(yù)設(shè)卷徑、厚度，給定狀態(tài)矩陣初始值；S5：?jiǎn)?dòng)運(yùn)行，獲取薄膜的線速度和輥軸的轉(zhuǎn)速；S6：通過Kalman濾波器進(jìn)行卷徑計(jì)算。本發(fā)明具有卷徑計(jì)算準(zhǔn)確和穩(wěn)定的特點(diǎn)，更加適用于張力的穩(wěn)定控制。更加適用于張力的穩(wěn)定控制。更加適用于張力的穩(wěn)定控制。

技術(shù)研發(fā)人員：朱剛 周寬忠 霍曉娜 虞文澤 孫浩然 李涵禧

受保護(hù)的技術(shù)使用者：寧波固高智能科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.10.12

技術(shù)公布日：2021/12/30