CN104003605A - 制造玻璃材料的方法和装置 - Google Patents

Abstract

提供制造玻璃材料的方法和装置。该装置包括：液位传感器，该液位传感器构造成测量玻璃熔化器内的熔融玻璃的液位；液位控制器，该液位控制器可操作地连接至液位传感器；配合料传感器，该配合料传感器构造成测量一定量配合料的特征；估算器，该估算器可操作地连接至配合料传感器；配合料充填速率控制器，该配合料充填速率控制器构造成计算速度指令；以及配合料输送装置，该配合料输送装置构造成充填玻璃熔化器。该方法包括以下步骤：控制进入玻璃熔化器的配合料的实际配合料充填速率。该控制步骤还包括：估算进入玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率，以及基于预定配合料充填速率与估算配合料充填速率之间的比较结果来控制实际配合料充填速率。

Description

制造玻璃材料的方法和装置

本申请是申请号为201010272920.0、申请日为2010年7月29日、题为“制造玻璃材料的方法和装置”的中国发明专利申请的分案申请。

本申请要求2009年7月29日提交的美国专利申请第12/511306号的优先权权益。

技术领域

本发明总地涉及制造玻璃材料的方法和装置，更具体地说，涉及控制进入玻璃熔化器的配合料的实际配合料充填速率的装置和方法。

背景技术

制造玻璃材料的方法和装置通常包括将配合料引入玻璃熔化器中以生产一定量的熔融玻璃。熔融玻璃此后可形成玻璃板。可调整各种加工技术以影响加工效率和/或成形玻璃板的特征。

发明内容

下面是本发明的简要概述，以对详细描述中所述的一些示例方面提供基本的理解。

在一个示例方面，提供一种制造玻璃材料的方法。该方法包括以下步骤：控制进入玻璃熔化器的配合料的实际配合料充填速率。该控制步骤还包括以下步骤：估算进入所述玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率，以及基于预定配合料充填速率与估算配合料充填速率之间的比较结果来控制所述实际配合料充填速率。

在另一示例方面，提供一种控制玻璃熔化器内的熔融玻璃液位的方法。该方法包括以下步骤：监测所述玻璃熔化器内的熔融玻璃液位；基于熔融玻璃预定液位与熔融玻璃监测液位之间的差值，来计算用于所述玻璃熔化器的预定配合料充填速率；通过确定一定量配合料随时间的特征变化，来估算进入所述玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率；以及基于所述预定配合料充填速率与所述估算配合料充填速率之间的比较结果，来控制进入所述玻璃熔化器的配合料的实际配合料充填速率。

在再一示例方面，提供一种玻璃熔化器。该玻璃熔化器包括液位传感器和液位控制器，所述液位传感器构造成测量所述玻璃熔化器内的熔融玻璃的液位，所述液位控制器可操作地连接至所述液位传感器。所述液位控制器构造成基于熔融玻璃预定液位与所述液位传感器监测的熔融玻璃液位之间的差值，来计算用于所述玻璃熔化器的预定配合料充填速率。该玻璃熔化器还包括配合料传感器和估算器，所述配合料传感器构造成测量一定量配合料的特征，所述估算器可操作地连接至所述配合料传感器。所述估算器构造成从所述配合料传感器接受信息以估算进入所述玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率。该玻璃熔化器还包括：配合料充填速率控制器，所述配合料充填速率控制器构造成基于来自所述液位控制器的预定配合料充填速率与来自所述估算器的估算配合料充填速率之间的差值，来计算速度指令；以及配合料输送装置，所述配合料输送装置构造成以响应于来自所述配合料充填速率控制器的速度指令的实际配合料充填速率用配合料充填所述玻璃熔化器。

附图说明

在参照附图阅读了下面的详细描述之后，更好理解这些和其它方面，在附图中：

图1是制造玻璃材料的装置的示意图；

图2是用于控制进入玻璃熔化器的配合料的实际配合料充填速率的示意说明流程图；

图3是用于估算进入玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率的示意说明流程图；

图4示出了在一时间段上检测将附加配合料添加至一定量配合料的事件的一示例；以及

图5是用于估算进入玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率的一个示例的示意说明流程图。

具体实施方式

现在将在下文参照附图更完整地描述示例，附图中示出了示例实施例。只要有可能，在所有附图中，都用相同的附图标记来表示相同或类似的部件。然而，诸方面可具体实施成许多不同形式，不应理解成对这里所述的实施例进行限制。

图1示出了制造玻璃材料的装置110的示意图。装置110可包括玻璃熔化器112，该玻璃熔化器构造成从容纳箱116接受配合料114。包括测力计119的配合料传感器118可连接至容纳箱116，且构造成测量容纳箱116中的一定量配合料114的一个或多个特征。容纳箱116中的配合料114可通过配合料输送装置120以实际配合料充填速率被引导至玻璃熔化器112。配合料输送装置120可包括各种机械装置(例如螺旋馈送器、传送器)，构造成将配合料114从容纳箱116输送至玻璃熔化器112。还可设置控制器122以操作配合料输送装置120。一旦引入配合料，玻璃熔化器112就可施加热量以还原玻璃配合料114，从而产生一定量的熔融玻璃124。液位传感器126可构造成测量装置100的一部分内的熔融玻璃124的液位。如图所示，液位传感器126可连接至第二连接管140，但是在其它实施例中液位传感器126也可连接至装置110的其它部分。

如图1所示，控制器122可包括液位控制器128、用于提供熔融玻璃的预定液位的单元130、估算器132、以及配合料充填速率控制器134。液位控制器128可以可操作地连接至液位传感器126和用于提供熔融玻璃的预定液位的单元130。液位控制器128构造成基于单元130提供的熔融玻璃预定液位与液位传感器126监测的熔融玻璃124的液位之间的差值，来计算用于玻璃熔化器112的预定配合料充填速率。借助数学等式的计算、先前经验的预测、查表检索等，熔融玻璃的预定液位可以设置成常数或变量。而且，配合料充填速率控制器134可以可操作地连接至液位控制器128、估算器132和配合料输送装置120。配合料充填速率控制器134构造成基于来自液位控制器128的预定配合料充填速率与来自估算器132的估算配合料充填速率之间差值，来计算用于配合料输送装置120的速度指令。估算器132可以可操作地连接至配合料传感器118和配合料充填速率控制器134，且构造成从配合料传感器118接收信息以估算进入玻璃熔化器112的配合料114的配合料充填速率。配合料114的各种信息可由估算器132接收，诸如重量、质量、体积、液位、密度、以及容纳箱116内的一定量配合料114的其它特征。

控制器122可以是电子控制器，且可包括处理器。控制器122可包括一个或多个微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、离散逻辑电路、或类似控制器。控制器122还可包括存储器，并可存储程序指令以引起控制器122提供在此归属于其的功能。存储器可包括一个或多个易失的、非易失的、磁性的、光学的或电气的介质，诸如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可擦可编程只读存储器(EEPROM)、闪存器、或类似存储器。控制器122还可包括一个或多个模拟-数字(A/D)转换器，用于处理控制器的各种模拟输入。对本领域的技术人员来说很明显，可进行各种更改和改变而不背离本发明的精神和范围。

装置110还可包括第一连接管136、精炼器138(例如精炼管)、以及第二连接管140中的一个或多个。第一连接管136可提供玻璃熔化器112和精炼器138之间的流体连通。第二连接管140可提供精炼器138和其它下游部件(未示出)之间的流体连通。

现在将描述用装置110制造玻璃的示例方法。参见图2，一个示例方法包括以下步骤：用估算器132估算进入玻璃熔化器112的配合料114的配合料充填速率242，以及用配合料充填速率控制器134基于预定配合料充填速率246与估算配合料充填速率242之间的比较来控制实际配合料充填速率244。

如图2所示，第一加法器248接收预定配合料充填速率246和估算配合料充填速率242，并确定两者之间的差值。然后将该差值发送至配合料充填速率控制器134，从而计算用于操作配合料输送装置120的速度指令250。在一示例实施例中，配合料充填速率控制器134可使用任何闭环控制，其驱使预定配合料充填速率246和估算配合料充填速率242之间的差值变成零或接近零。示例闭环控制技术包括比例积分(PI)控制、比例积分微分(PID)控制、以及类似控制。将简单性与性能平衡起来的示例的闭环控制技术是PI控制。

假如进入玻璃熔化器112的实际配合料充填速率244保持接近于流出精炼器138处的熔融玻璃拉伸速率，则熔融玻璃124的液位将保持相对恒定。熔融玻璃124的液位响应(Level)可建模成与实际配合料充填速率244与熔融玻璃拉伸速率之间的差值的积分成比例，如下式所示：

液位＝k_m∫(充填速率(t)-拉伸速率(t))dt    (1)

其中，k_m是比例常数(或处理增益)，其反比于熔化容器(例如玻璃熔化器112和精炼器138)的表面积。因为高于或低于对应熔融玻璃拉伸速率的实际配合料充填速率244将对应地在玻璃熔化器112和精炼器138中积聚或减少熔融玻璃的质量，所以该关系式是显然的因此，通过在合适的时间段内使实际配合料充填速率244上移或下移，然后使实际配合料充填速率244返回以匹配熔融玻璃拉伸速率，可上下调整熔融玻璃124的液位。

应注意到，可能还有未被配合料充填速率控制器补偿的、会影响熔融玻璃124液位的其它扰动，诸如玻璃熔化器112中的压力和温度变化。因此可能有利的是，调节预定配合料充填速率246以实现熔融玻璃124的稳定液位。参见图2，可使用液位控制器128，从而基于熔融玻璃124的监测液位252与预定液位254之间的差值来确定应如何调节预定配合料充填速率246。第二加法器256接收熔融玻璃124的监测液位252和预定液位254，并确定两者之间的差值。然后将该差值发送至液位控制器128以调节预定配合料充填速率246。该级联控制构造既有内控制环上的配合料充填速率补偿，也有外控制环上的熔融玻璃液位补偿。在一示例实施例中，液位控制器128可使用任何闭环控制，其驱使熔融玻璃124的监测液位252与预定液位254之间的差值变成零或接近零。示例的闭环控制技术包括PI控制、PID控制、以及类似控制。将简单性与性能平衡起来的示例的闭环控制技术是PI控制。

在下面的示例实施例中，基于内模方法的变化，用于配合料充填速率控制器134和液位控制器128的PI控制通过选定PI增益(即比例增益和积分增益)来指定，用来确保闭环稳定性。该变化可包括关于充填速率变化的信息，从而试图在闭环稳定性与扰动阻碍之间平衡折衷。

在一示例实施例中，用于配合料充填速率控制器134(即内控制环)的PI增益通过考虑充填速率变化(即扰动d)来确定。控制器设计可基于一处理模型，具体地说，使用从速度指令250到实际配合料充填速率244的处理增益(k_g)，实际配合料充填速率响应的时间常数(τ)，以及速度指令250与实际配合料充填速率244之间的延迟时间(θ)。这些值可以从基于历史数据的处理或例如从阶段试验来确定。控制器设计还使用扰动的频率响应特征。通过测试从处理数据获得的这些扰动的频率响应，来选定所关心扰动d的最高频率(ω)。还可选定所需的扰动衰减量(a_d)。该值被选定为0<a_d<1，其中，0对应于0％的衰减，而1对应于100％的衰减。比例增益k_p和积分增益k_i可用下式来计算：

$k_p=\frac{1}{k_g}\left(\frac{\mathrm{\&tau;}}{\mathrm{\&theta;}+T_c}\right)---\left(2\right)$

$k_i=\frac{k_p}{\mathrm{\&tau;}}---\left(3\right)$

其中，T_c是所需的闭环时间常数。

所需的闭环时间常数T_c通过选定表示控制动作积极性的值(factor)来确定。值factor可选定为1≤factor≤100，其中，值1被认为是积极调整，值100被认为是保守调整。积极调整通常提供良好的扰动阻碍，但是要付出以下代价：会降低闭环稳定边际并且可能会放大实际配合料充填速率的计算误差。保守调整将具有相反的作用；因此在调整选择中有一种折衷。在一个示例中，factor的值为10。一旦选定了factor的值，就可使用下列逻辑表述来选定所需的闭环时间常数T_c。

假如factor≥10

则Tc＝max{factor×0.8×θ，factor×0.1×τ    (4)

以及

假如factor<10

则 $T_c=\max \{\frac{r_d}{\mathrm{\&omega;}{(1-r_d^2)}^{0.5}},\mathrm{factor}\&times;0.8\&times;\mathrm{\&theta;},\mathrm{factor}\&times;0.1\&times;\mathrm{\&tau;}\}---\left(5\right)$

其中，r_d＝1-a_d。在一个示例中，为了平衡扰动阻碍与闭环稳定性，扰动衰减a_d为0.9，r_d为0.1。

在另一示例实施例中，用于液位控制器128(即外控制环)的PI增益基于内控制环带宽和等式(1)中给定的液位响应模型、具体地说是比例常数(或处理增益)k_m来确定。内控制环带宽是从预定配合料充填速率246到估算配合料充填速率242的传递函数(B_i)的带宽。这定义为频率(弧度/秒)，其中，传递函数Bi是直流值以下-3dB。液位控制器128的比例增益(k_po)被选定为：将外控制环带宽最初设定为小于内控制环带宽的5至10倍。使用下式来计算：

$k_{\mathrm{po}}=\frac{B_i}{\mathrm{\&chi;}{k}_m},5\&le;\mathrm{\&chi;}\&le;10---\left(6\right)$

其中，χ是常数。当χ＝10时，相对于积极性更强调稳定性，而当选择χ＝5时，将给予较为积极的外环控制。

液位控制器128的积分增益(k_io)设计成避免闭环振荡，并用下式来计算：

$k_{\mathrm{io}}<\frac{k_{\mathrm{po}}^2{k}_m}{4}---\left(7\right)$

液位控制器128的积分增益k_io将通常增大外环带宽。可对外环带宽进行数值计算，假如最终的值确定为相对于内环带宽太大，则参数χ可增大，并可重新计算增益k_po和k_io。在一个示例中，当

$k_{\mathrm{io}}=\frac{k_{\mathrm{po}}^2{k}_m}{12}---\left(8\right)$

时，外环带宽接近于以上选定的值。

此外，在线处理调整可通过适当地调节设计参数r_d、χ或factor来进行。假如使用了参数r_d和χ的上述值，则可通过简单地选择值factor来选定和调整用于配合料充填速率控制器134和液位控制器128的PI增益。

为了对配合料充填速率实施闭环控制，需要实时的配合料充填速率信息以供反馈。实际配合料充填速率244可用任何直接测量进入玻璃熔化器112的配合料114的速率的传感器来测量。或者，进入玻璃熔化器112的实际配合料充填速率244应对应于箱中损失重量随时间的变化；因此，配合料充填速率可通过一定量的配合料144随时间的特征改变来估算。该特征改变可包括一定量配合料114中的重量、质量、体积、液位、密度等的改变。

在一示例实施例中，估算的配合料充填速率242用图3所示的算法来确定。在步骤360，可接收一定量配合料的特征，诸如重量、质量、体积、液位、密度或其它特征。在一个示例中，一个或多个配合料传感器118可包括一个或多个测力计119，测力计构造成测量每个容纳箱的重量，可以合适的速率(例如1秒)对该重量进行取样。在步骤364之前的步骤362，可过滤箱重量数据以去除高频噪声，或者可不过滤而将箱重量数据直接发送至步骤364。在步骤364，可通过任何数值微分技术计算箱重量的改变速率。在步骤364算出的重量改变速率可直接用作估算的配合料充填速率242，或可在步骤368处再次过滤。因为配合料充填速率的估算基于箱重量损失，所以在从容纳箱116中去除配合料114而配合料114不同时进入容纳箱116时，将获得最准确的配合料充填速率。在这种条件下，最终的重量改变速率将是负的，且对应于从容纳箱116中去除配合料114的速率。最终数据序列的负值对应于从容纳箱116进入玻璃熔化器112的估算配合料充填速率242。在有一个以上容纳箱的情况下，从每个箱重量算出的配合料充填速率的总和是总的估算配合料充填速率。

箱重量可能在估算过程中由于突然扰动而改变。例如，可在计算箱重量改变的同时添加附加的配合料114。在这种情况下，重量改变可以是正的，并且一般不对应于去除速率。在这种条件下，最终的配合料充填速率估算将是不准确的，可能会不利于反馈控制。因此，或者有利的是，在确定重量随时间的改变时，可以在步骤366对附加的配合料作出补偿。对由突然扰动造成箱重量改变作出补偿可用各种方法来实现。例如，在估算配合料充填速率期间，添加附加的配合料114可通过减去一定重量的附加配合料来进行补偿。

在另一示例中，可通过用历史重量改变数据基本上掩蔽附加的配合料，来补偿配合料充填速率。例如，图4提供检测将附加配合料114添加至容纳箱116的事件的一示例。在图4中，左边的Y轴470表示重量，单位为磅；右边的Y轴472表示容纳箱116中的配合料114的液位，单位为英寸；X轴474表示时间，单位为秒。第一曲线476是箱重量数据，其示出了在添加附加的配合料时重量有大的增加。这种重量增加在第二曲线478中产生峰值，该第二曲线是箱重量改变偏差。当该峰值超过预定阈值时，它触发表示为第三曲线480的警报。基于历史数据的平均值的配合料充填速率值可用来在整个警报持续期间(通常5分钟)掩蔽箱损失重量数据。该平均值可通过对如图4所示从触发警报的时刻偏移的一定长度的数据取均值来算出。例如，取样时间为1秒，偏移482为15个取样，平均偏移484为20个取样，平均长度486为50个取样，则该平均值将等于警报之前85秒到警报之前35秒的试样的均值。因此，配合料充填速率计算必须延迟几个取样，数量等于偏移482加上平均偏移484。该延迟需要预期箱重量改变，且通常与处理时间常数相比非常短。

参见图5，提出了对进入玻璃熔化器112的配合料114的配合料充填速率进行估算的一示例实施例。

该方法开始于每T秒对箱重量数据进行取样。在取样之前或之后可过滤该数据。在取样瞬时kT的箱重量数据，其中k＝0,1,2,…，表示为BW(k)。在步骤502，取样瞬时的重量改变△BW(k)由下式给出：

$\mathrm{\&Delta;BW}\left(k\right)=\frac{\mathrm{BW}\left(k\right)-\mathrm{BW}(k-1)}{T}---\left(9\right)$

延迟了k_offset+k_{avg_offse}个取样的、重量改变的移动平均值△BW_avg(k)通过如图4所示缓冲k_{avg_len}个取样(平均长度486)来算出。在步骤504中，使用下式来计算：

$\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}_{\mathrm{avg}}\left(k\right)=\frac{1}{k_{\mathrm{avg}\_\mathrm{len}}}\underset{j=0}{\overset{k_{\mathrm{avg}\_\mathrm{len}}}{\mathrm{\&Sigma;}}}\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}_{\mathrm{filt}}^{\mathrm{mod}}(k-k_{\mathrm{offset}}-k_{\mathrm{avg}\_\mathrm{offset}}-j)---\left(10\right)$

其中，是用在步骤514的等式(14)算出的已过滤已调制重量改变。等式(10)可通过使用历史数据或使用用于已过滤已调制重量改变的零值来初始化。k_offset值设定成允许足够的取样以检测箱重量改变。如图4所示，k_{avg_offset}确定何时开始取平均值，k_{avg_len}确定取平均值的取样数量。这些参数的示例值如下：k_offset＝15，k_{avg_offset}＝20，以及k_{avg_offset}＝50。

步骤506检测任何突然的箱重量改变，诸如在每个取样点通过比较重量改变偏差来添加附加的配合料114，这些取样点由下式给出：

||△BW(k)|-|△BW_avg(k)||≥△BW_threshold      (11)

其中，△BW_threshold是常数阈值。阈值可以通过测试处理数据以量化箱重量突然改变期间的重量改变偏差来确定。在一个示例中，阈值是0.2。

假如等式(11)的条件关系是“假”，则将未过滤已调制的重量改变△BW^mod(k)设定为等于延迟了k_offset的重量改变，如同在步骤508中使用下式算出的那样：

$\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}^{\mathrm{mod}}\left(k\right)=\mathrm{\&Delta;BW}(k-k_{\mathrm{offset}})=\frac{\mathrm{BW}(k-k_{\mathrm{offst}})-\mathrm{BW}(k-k_{\mathrm{offset}}-1)}{T}---\left(12\right)$

假如等式(11)的该条件关系变成“真”，则方法转到步骤510，从“假”转变到“真”，持续定时器设定的时间段。该转变时间段称为定时器设定警报时间段，例如可以是5分钟长。

在步骤512，在步骤510处由定时器设定的警报时间段期间，未过滤已调制的重量改变△BW^mod(k)用下式来算出：

△BW^mod(k)＝△BW_avg(k-k_offset)     (13)

其中，重量改变的平均值△BW_avg(k)延迟k_offset个取样。

在步骤514使用低通滤波器来过滤未过滤已调制的重量改变△BW^mod(k)，使用下面的离散时间滤波器：

$\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}_{\mathrm{filt}}^{\mathrm{mod}}\left(k\right)=-b_1\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}_{\mathrm{filt}}^{\mathrm{mod}}(k-1)-b_2\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}_{\mathrm{filt}}^{\mathrm{mod}}(k-2)+a_1\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}^{\mathrm{mod}}\left(k\right)\\ +a_2\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}^{\mathrm{mod}}(k-1)+a_3\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}^{\mathrm{mod}}(k-1)\end{array}+---\left(14\right)$

其中：

$\begin{array}{c}{a}_1=a_3=\frac{{\mathrm{\&alpha;}}_2{T}^2}{4{\mathrm{\&epsiv;}}^2+2{\mathrm{\&alpha;}}_1\mathrm{\&epsiv;T}+{\mathrm{\&alpha;}}_2{T}^2}\\ a_2=2a_1\\ b_1=\frac{2{\mathrm{\&alpha;}}_2{T}^2-8{\mathrm{\&epsiv;}}^2}{4{\mathrm{\&epsiv;}}^2+2{\mathrm{\&alpha;}}_1\mathrm{\&epsiv;T}+{\mathrm{\&alpha;}}_2{T}^2}\\ b_2=\frac{4{\mathrm{\&epsiv;}}^2-2{\mathrm{\&alpha;}}_1\mathrm{\&epsiv;T}+{\mathrm{\&alpha;}}_2{T}^2}{4{\mathrm{\&epsiv;}}^2+2{\mathrm{\&alpha;}}_1\mathrm{\&epsiv;T}+{\mathrm{\&alpha;}}_2{T}^2}\end{array}$

参数ε设定滤波器带宽，参数α₁和α₂设定频率响应的形状。在一个示例中，值ε是200，α₁是2，α₂是1。滤波器可在k＝0时用下式初始化：

$\left.\begin{array}{c}\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}_{\mathrm{filt}}^{\mathrm{mod}}(-1)=\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}^{\mathrm{mod}}(-2)\\ \mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}_{\mathrm{filt}}^{\mathrm{mod}}(-2)=\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}^{\mathrm{mod}}(-2)\end{array}\right)---\left(15\right)$

在步骤514处、取样瞬时k时过滤的已调制重量改变△BW^mod(k)可发送至步骤504，从而在下一取样瞬时k+1用等式(10)计算重量改变平均值△BW_avg(k+1)。

最终，在步骤516，在取样瞬时k(FR(k))的估算配合料充填速率242(单位为磅/小时)用下式算出：

$\mathrm{FR}\left(k\right)=-3600\mathrm{\&Delta;}{\mathrm{BW}}_{\mathrm{filt}}^{\mathrm{mod}}\left(k\right)---\left(16\right)$

示例方法可为实际配合料充填速率244提供理想低的标准偏差。在一个示例中，标准偏差可测量成实际配合料充填速率相对于容纳箱116内的配合料重量随时间的相对改变。例如，实际配合料充填速率244的相对标准偏差可小于容纳箱116内的配合料重量的2.32％。在另一示例中，实际配合料充填速率244的相对标准偏差可小于容纳箱内的配合料重量的约1.94％。在再一示例中，实际配合料充填速率244的相对标准偏差可小于容纳箱内的配合料重量的约1.67％，例如是容纳箱内的配合料重量的约1.61％。这里的示例方法可用于容纳箱116内有各种数量的配合料的宽范围的工艺。例如，假如容纳箱包括1800磅的配合料，则实际配合料充填速率244的标准偏差可以小于41.8磅/小时。在另一示例中，实际配合料充填速率244的标准偏差小于约35磅/小时。在再一示例中，实际配合料充填速率244的标准偏差小于约30磅/小时，例如是28.9磅/小时。

附加地或替代地，示例方法可为熔融玻璃124的液位提供理想低的标准偏差。在一个示例中，标准偏差可测量成熔融玻璃液位相对于熔融玻璃平均液位的相对改变。例如，熔融玻璃124的液位的相对标准偏差可以小于熔融玻璃平均液位的0.16％。在另一示例中，熔融玻璃124的液位的相对标准偏差小于熔融玻璃平均液位的约0.12％。在再一示例中，熔融玻璃124的液位的相对标准偏差小于熔融玻璃平均液位的约0.058％，例如是熔融玻璃平均液位的约0.036％。这里的示例方法可用于有各种熔融玻璃的平均液位的宽范围的工艺。例如，假如熔融玻璃的平均液位是在玻璃熔化器112内33.5英寸，则熔融玻璃124的液位的标准偏差可以小于0.54英寸。在另一示例中，熔融玻璃124的液位的标准偏差可小于约0.04英寸。在再一示例中，熔融玻璃124的液位的标准偏差可小于约0.02英寸，例如是0.012英寸。

在另一示例实施例中，可以有多个配合料输送装置和容纳箱，因此有多个估算配合料充填速率和实际配合料充填速率，因此充填速率控制可以不同构造设定。例如，多个配合料充填速率控制器可设计成每个配合料输送装置各有一个配合料充填速率控制器，预定配合料充填速率可分配在每个配合料充填速率控制器中。每个配合料充填速率的设计应基于对应估算配合料充填速率对于对应配合料输送装置的速度指令的响应。或者，可为使用总的预定配合料充填速率和总的实际充填速率的每个配合料输送装置设计一个配合料充填速率控制器，最终的速度指令可合适地在每个配合料充填速率控制器之间进行分配。在这种情况下，控制器设计应基于总实际充填速率对于速度指令的响应。

本发明可在任何需要精密的液位控制和原料充填速率控制的工艺中起作用，在这种情况下，不用直接测量配合料充填速率。提供精密的液位控制和原料充填速率控制可改进由装置形成的玻璃板的质量。而且，降低玻璃液位和充填速率的可变性还可减少对于玻璃熔化过程的温度、电气和成分方面的不利交互作用。因此，精密的充填速率控制和液位控制可提高熔化稳定性，提高熔融玻璃的均匀性，降低施加功率变化。此外，降低的玻璃液位变化还可降低夹杂物，否则这些夹杂物会由于显著的玻璃液位变化而引入玻璃溶液中。再者，降低充填速率变化可降低流桥上的负荷。

因此，本发明包括下列的非限制性方面和/或实施例：

C1.一种制造玻璃材料的方法，包括以下步骤：控制进入玻璃熔化器的配合料的实际配合料充填速率，所述控制步骤包括以下步骤：估算进入所述玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率，以及基于预定配合料充填速率与估算配合料充填速率之间的比较结果来控制所述实际配合料充填速率。

C2.如C1所述的方法，其中，所述控制实际配合料充填速率的步骤包括：使用闭环控制来致使所述实际配合料充填速率接近所述预定配合料充填速率。

C3.如C1或C2所述的方法，其中，所述预定配料充填速率基于玻璃熔化器内的熔融玻璃预定液位和熔融玻璃监测液位之间的差值。

C4.如C1至C3中任一项所述的方法，其中，所述控制实际配合料充填速率的步骤包括：使用闭环控制来致使熔融玻璃实际液位接近所述熔融玻璃预定液位。

C5.如C1至C4中任一项所述的方法，其中，所述估算步骤包括：确定一定量配合料随时间的特征改变。

C6.如C5所述的方法，其中，所述特征改变包括重量改变。

C7.如C1至C6中任一项所述的方法，其中，所述估算步骤包括：使用数值微分技术来计算所述重量改变。

C8.如C1至C6中任一项所述的方法，其中，所述估算步骤包括以下步骤：预先过滤与所述一定量配合料的重量相对应的数据。

C9.如C1至C6中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

在一时间段内将附加的配合料添加至所述一定量配合料；以及

当确定所述时间段内的所述重量改变时，补偿所述附加的配合料。

C10.如C9所述的方法，其中，所述补偿步骤包括：用历史重量改变数据基本上掩蔽所述附加的配合料。

C11.如C10所述的方法，其中，所述掩蔽步骤由下式触发：

||△BW(k)|-|△BW_avg(k)||≥△BW_threshold

其中，ΔBW_threshold是常数，ΔBW(k)是在取样瞬时的配合料重量改变，k是取样瞬时，ΔBW_avg(k)是所述配合料重量改变的移动平均值。

C12.如C9、C10或C11所述的方法，其中，所述补偿步骤包括：减去所述附加的配合料的重量。

C13.如C1至C12中任一项所述的方法，其中，还包括以下步骤：对与所述时间段内的所述重量改变相对应的数据进行后过滤。

C14.如C1至C5中任一项所述的方法，还包括以下步骤：

在一时间段内将附加的配合料添加至所述一定量配合料；以及

当确定所述时间段内的所述特征改变时，补偿所述附加的配合料。

C15.如C1至C14中任一方面/实施例所述的方法，其中，所述实际配合料充填速率的标准偏差小于约35磅/小时。

C16.一种控制玻璃熔化器内的熔融玻璃液位的方法，包括以下步骤：

监测所述玻璃熔化器内的熔融玻璃液位；

基于熔融玻璃预定液位与熔融玻璃监测液位之间的差值，来计算用于所述玻璃熔化器的预定配合料充填速率；

通过确定一定量配合料随时间的特征变化，来估算进入所述玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率；以及

基于所述预定配合料充填速率与所述估算配合料充填速率之间的比较结果，来控制进入所述玻璃熔化器的配合料的实际配合料充填速率。

C17.如C16所述的方法，其中，所述特征改变包括重量改变。

C18.如C16或C17所述的方法，还包括以下步骤：

在一时间段内将附加的配合料添加至所述一定量配合料；以及

当确定所述时间段内的所述特征改变时，基本上掩蔽所述附加的配合料。

C19.如C16至C18中任一项所述的方法，其中，所述熔融玻璃液位的标准偏差小于约0.04英寸。

C20.一种玻璃熔化器，包括：

液位传感器，所述液位传感器构造成测量所述玻璃熔化器内的熔融玻璃的液位；

液位控制器，所述液位控制器可操作地连接至所述液位传感器，所述液位控制器构造成基于熔融玻璃预定液位与所述液位传感器监测的熔融玻璃液位之间的差值，来计算用于所述玻璃熔化器的预定配合料充填速率；

配合料传感器，所述配合料传感器构造成测量一定量配合料的特征；

估算器，所述估算器可操作地连接至所述配合料传感器，其中，所述估算器构造成从所述配合料传感器接受信息以估算进入所述玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率；

配合料充填速率控制器，所述配合料充填速率控制器构造成基于来自所述液位控制器的预定配合料充填速率与来自所述估算器的估算配合料充填速率之间的差值，来计算速度指令；以及

配合料输送装置，所述配合料输送装置构造成以响应于来自所述配合料充填速率控制器的速度指令的实际配合料充填速率用配合料充填所述玻璃熔化器。

C21.如C20所述的玻璃熔化器，其中，所述液位控制器构造成包括闭环控制。

C22.如C20或C21所述的玻璃熔化器，其中，所述液位控制器构造成对所述玻璃熔化器内的熔融玻璃预定液位平和熔融玻璃监测液位之间的差值作出响应。

C23.如C20至C22中任一项所述的玻璃熔化器，其中，所述配合料传感器构造成测量所述配合料的重量改变。

对本领域的技术人员来说很明显，可对本发明进行各种更改和改变而不背离本发明的精神和范围。这样，本发明应涵盖对本发明的各种修改和变型，只要它们在所附权利要求及其等效内容的范围内即可。

Claims (9)

1.一种制造玻璃材料的方法，包括以下步骤：

利用液位传感器来测量玻璃熔化器内的熔融玻璃的液位；

利用可操作地联接至所述液位传感器的液位控制器，基于熔融玻璃预定液位与所述液位传感器监测的熔融玻璃液位之间的差值，来计算用于所述玻璃熔化器的预定配合料充填速率；

利用配合料传感器来测量一定量配合料的特征；

利用可操作地连接至所述配合料传感器的估算器来估算进入所述玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率，该估算器从所述配合料传感器接受信息以估算进入所述玻璃熔化器的配合料的配合料充填速率；

利用配合料充填速率控制器，基于来自所述液位控制器的预定配合料充填速率与来自所述估算器的估算配合料充填速率之间的差值，来计算速度指令；以及

利用配合料输送装置，响应于来自所述配合料充填速率控制器的速度指令，以实际配合料充填速率用配合料充填所述玻璃熔化器。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

在一时间段内将附加的配合料添加至所述一定量配合料。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

当确定所述时间段内的所述重量改变时，通过用历史重量改变数据基本上掩蔽所述附加的配合料来补偿所述附加的配合料。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述掩蔽步骤由下式触发：

||ΔBW(k)|-|ΔBW_avg(k)||≥ΔBW_threshold

其中，ΔBW_threshold是常数，ΔBW(k)是在取样瞬时的配合料重量改变，k是取样瞬时，ΔBW_avg(k)是所述配合料重量改变的移动平均值。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实际配合料充填速率是这样来控制的，即，使用闭环控制来致使所述实际配合料充填速率接近所述预定配合料充填速率。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述估算步骤包括以下步骤：预先过滤与所述一定量配合料的重量相对应的数据。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述估算步骤包括：确定一定量配合料随时间的重量改变。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述估算步骤包括：使用数值微分技术来计算所述重量改变。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：对与所述时间段内的所述重量改变相对应的数据进行后过滤。