CN111102952B - 确定卷材厚度及卷径的方法、装置、设备和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种确定卷材厚度及卷径的方法、装置、设备和系统，在一个实施例中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，确定卷材厚度的方法包括：在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；基于所述卷径差和脉冲变化量，根据预设规则，确定卷材厚度，所述预设规则与卷轴的单层脉冲数相关联，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数。本发明可以准确的确定卷径值。

Description

确定卷材厚度及卷径的方法、装置、设备和系统
技术领域
本发明涉及卷材厚度确定以及卷径计算技术领域，尤其涉及一种确定卷材厚度及卷径的方法、装置、设备和系统。
背景技术
本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
出于工艺及产品质量的要求，卷绕机组恒定的张力控制至关重要。卷绕机在收卷或放卷的过程中，卷材的卷径会实时发生变化，而卷径与张力控制之间相互影响。因此，准确的确定卷材的卷径，是保证卷绕机组稳定运行和张力控制的重要前提。
虽然超声波传感器能够较为准确的得到卷材的卷径，但受成本较高的制约，难以得到大面积的推广应用。因此，目前在现场应用最多的方式，仍是采用传统的线速度法计算卷径。
然而，通过线速度法得到的卷径，常由于受外界因素影响而导致卷径计算不准确。具体的，线速度法计算卷径的公式如下：
Figure BDA0001843339630000011
其中，V为线速度m/s，i为减速器的传动比，n为马达的转速rpm，D为卷径m。线速度V为指令速度。但马达的转速n为实际值，其可能是变化或波动的。由此，导致卷径计算不准确。
具体的，如图1所示，以放卷为例，在接收到加速指令后，马达的实际转速会逐渐增大以追随指令转速，至与指令转速相同。在马达加速的过程中，当卷轴的实际转速低于低速临界值即低速中时，依据线速度法计算得到的卷径先迅速增大，在达到最大卷径后又逐渐减小。由于放卷时，卷径应逐渐减小。因此，依据上述方法得到的卷径值，不仅准确性较差，而且还存在卷径计算方向发生反转的问题，即，卷径的变化趋势与放卷方式不相匹配，放卷时卷径却变大。
或者，如图2所示，仍以放卷为例，当卷绕机组发生中间轴打滑、卡死等情况时而导致马达的实际转速n发生波动时，依据线速度法计算得的卷径会出现骤增，即卷径变化率过大，从而也会出现上述的卷径计算方向发生反转的问题。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
基于前述的现有技术缺陷，本发明实施例提供了一种确定卷材厚度及卷径的方法、装置、设备和系统，其可以准确的确定卷径值。
为了实现上述目的，本发明提供了如下的技术方案。
一种确定卷材厚度的方法，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数；所述方法包括：在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；基于所述卷径差和脉冲变化量，根据预设规则，确定卷材厚度，所述预设规则与卷轴的单层脉冲数相关联，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数。
一种确定卷材厚度的方法，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；所述方法包括：在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差以及马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数；基于所述卷径差以及马达旋转的圈数，根据预设规则，确定卷材的厚度。
一种确定卷径的方法，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；所述方法包括：在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断是否发生如下至少一种情况：马达的实际转速小于低速界限值，卷径变化率大于卷径检出值；当上述判断结果为是时，根据预设规则，对卷径进行预测得到卷径预测值，所述预设规则与卷材厚度相关联；将当前的卷径计算值替换为所述卷径预测值。
一种确定卷径的方法，包括：在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断卷径计算方向是否反转；当上述判断结果为否时，将卷材的卷径计算今回值修正为与卷径计算前回值相等。
本发明实施例的确定卷径的方法，以及在该方法的发明构思的指引下所得到的确定卷径的装置、设备和系统，通过获取不受马达转速变化或波动影响的卷径预测值，并将该较为准确的卷径预测值对当前的卷径计算值进行替换，即采用卷径预测值对当前的卷径值进行更新，从而可以使确定的卷径更为准确。
参照后文的说明和附图，详细公开了本发明的特定实施例，指明了本发明的原理可以被采用的方式。应该理解，本发明的实施例在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本发明的实施例包括许多改变、修改和等同。
针对一种实施例描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施例中使用，与其它实施例中的特征相组合，或替代其它实施例中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本发明公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本发明的理解，并不是具体限定本发明各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本发明的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本发明。在附图中：
图1为采用现有技术的卷径冻结方式来应对马达低速中时的卷径变化曲线图；
图2为采用现有技术的卷径冻结方式来应对卷径变化率过大时的卷径变化曲线图；
图3为根据本发明第一较佳实施例的确定卷径的方法的流程图；
图4为卷径变化率过大的检出方式示意图；
图5为采用本发明的卷径预测和卷径修正来应对马达低速中、卷径变化率过大及卷径计算方向反转的时序分析示意图；
图6为根据本发明第一较佳实施例的确定卷径的装置的模块图；
图7为根据本发明第二较佳实施例的确定卷径的方法的流程图；
图8为根据本发明第二较佳实施例的确定卷径的装置的模块图；
图9为根据本发明第一较佳实施例的确定卷材厚度的方法的流程图；
图10为在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中预定时间段被划分成多个扫描周期的时序分析示意图；
图11为根据本发明第一较佳实施例的确定卷材厚度的装置的模块图；
图12为根据本发明第二较佳实施例的确定卷材厚度的方法的流程图；
图13为根据本发明第二较佳实施例的确定卷材厚度的装置的模块图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施例。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
现有技术在应对马达低速中或者卷径变化率过大而导致的卷径计算不准确这一技术问题，所采取的方式可以是卷径冻结。所谓的卷径冻结，是指卷径保持。即不再对卷径值进行计算，而使卷径值保持为一个恒定的值。
下面介绍采用卷径冻结来应对马达低速中或者卷径变化率过大而导致卷径计算不准确的原理。
如图1所示，在启动放卷时，马达处于加速状态，此时马达处于低速中。采用卷径冻结，卷径值一直保持为初始卷径值。由于卷轴的转速较慢，卷径变化很小。因此，相较于线速度法计算得到的卷径值，采用卷径冻结的方式得到的卷径值更加接近于实际卷径值(亦即实际的卷径值)，从而卷径计算得到改善(如图1中的第一改善区)。
而一旦马达越过低速中，卷径冻结被解除，重新采用线速度法计算卷径。由于此时的卷径值仍为初始卷径值，其小于通过线速度法计算得到的卷径值。因此，卷径值将会追随线速度法计算得到的卷径值。如图1所示，此时的卷径值曲线变化趋势也是先迅速上升，在接近线速度法计算的卷径值曲线后再逐渐下降。因此，虽然在卷径冻结解除后，得到的卷径值相较于线速度法计算得到的卷径值也是更加接近理想的卷径值，从而卷径仍会得到改善(如图1中的第二改善区)。但是，其缺陷也是十分明显的，即，卷径值出现增大的情形，这与放卷时卷径应该减小的实际情况不相符(如图1中的反转区)。
当马达转速继续增大，卷径冻结解除后重新采用线速度法计算得到的卷径值，比线速度法计算的卷径值可能更加偏离实际卷径，此时卷径计算即会出现如图1中所示的反效果区。
由此可见，采用卷径冻结来解决马达低速中而导致的卷径计算不准确这一技术问题时，仍会出现以下缺陷：
1、卷径冻结过程中(对应于如图1中的第一改善区)，卷径值保持为初始卷径值这一恒定值，与放卷时卷径应该减小的实际情况不相符；
2、卷径冻结解除时，卷径值出现增大的情形(对应于如图1中的反转区)，这也与放卷时卷径应该减小的实际情况不相符。
3、反效果区和第二改善区的交界点，应为卷径冻结的最佳解除点。但实际上，该卷径冻结最佳解除点难以确定，从而导致反效果区难以被清除。
如图2所示，在放卷过程中，当卷径变化率过大时，采用卷径冻结方式，卷径值一直保持为卷径开始变化时间点处所对应的卷径值。因此，相较于线速度法计算得到的卷径值，采用卷径冻结的方式得到的卷径值更加接近于实际卷径值，从而卷径得到改善(如图2中的改善区)。
而当卷径冻结值比线速度法计算卷径值更要偏离实际卷径，此时卷径计算即会出现如图2中所示的反效果区。
由此可见，采用卷径冻结来解决卷径变化率过大而导致的卷径计算不准确这一技术问题时，也会出现以下缺陷：
1、卷径冻结过程中(对应于如图2中的改善区)，卷径值保持为恒定值，与放卷时卷径应该减小的实际情况不相符；
2、反效果区与改善区的交界点，是卷径冻结最佳解除点。但实际上，该卷径冻结最佳解除点难以确定，从而导致反效果区难以被清除。
综上所述，现有技术采用卷径冻结来应对马达低速中或者卷径变化率过大而导致的卷径计算不准确这一技术问题时，仍会遗留卷径变化趋势与卷绕方式不相匹配，以及，难以消除反效果区的问题。因此，卷径计算准确性有待于进一步提高。
有鉴于此，本发明实施例提供了一种确定卷径的方法，其可以有效解决马达低速中或者卷径变化率过大而导致的卷径计算不准确的问题，使卷径计算更为准确。
图3和图7分别为根据本发明第一较佳实施例和第二较佳实施例的确定卷径的方法的流程图。虽然本发明提供了如下述实施例或流程图所述的方法操作步骤，但是基于常规或者无需创造性的劳动，在所述方法中可以包括更多或者更少的操作步骤。此外，所述方法在逻辑性上不存在必要因果关系的步骤中，这些步骤的执行顺序不限于本发明实施例中所提供的执行顺序。
在根据本发明第一较佳实施例的确定卷径的方法中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转。如图3所示，本发明第一较佳实施例的确定卷径的方法包括如下步骤：
步骤S101：在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断是否发生如下至少一种情况：马达的实际转速小于低速界限值，卷径变化率大于卷径检出值。
低速界限值和卷径检出值均为恒定值，其可根据实际进行设定，本发明对此不作限定。此外，低速界限值和卷径检出值也是现有技术中卷径冻结是否执行的判断条件。即在现有技术中，当卷轴的实际速度小于低速界限值时，或者，当卷径变化率大于卷径检出值时，即对基于线速度法计算得到的卷径值执行卷径冻结操作。
在本实施例中，马达可以设置有变频器，变频器向马达发送速度指令，马达的实际转速追随指令速度变化。其中，马达的实际转速可以通过脉冲编码器测得。因此，根据脉冲编码器测得的马达实际转速与低速界限值比较，即可判断马达的实际转速是否小于低速界限值。
而卷径变化率是否大于卷径检出值，则可以通过卷径变化率与卷径检出值的大小比较来判断。如图4所示，具体方式如下：
获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差；
对比卷径差与卷径检出值的大小关系，判断卷径变化率是否大于卷径检出值。
其中，预定时间段可以以变频器的扫描周期为计量单位，具体可以为预定时间段包含有n个扫描周期，从而预定时间段的时长被分割成n个扫描周期[Xi，Xi+n]，i＝1,2,…n，Xi和Xi+n分别为时间区间[Xi，Xi+n]的两个时间端点，每个扫描周期的时长为Xi+n-Xi＝I。
如图4所示，第i个扫描周期[Xi，Xi+n]内，在Xi处对应的卷径值和在Xi+n处对应的卷径值的差为ΔDi。当ΔDi＞Dth时(Dth即为卷径检出值)，即可判断卷径变化率大于卷径检出值。其中，在Xi处对应的卷径值和在Xi+n处对应的卷径值，可以采用线速度法计算得到，也可以采用本发明在下文提及的用于卷径预测的方法得到。
步骤S102：当上述判断结果为是时，根据预设规则，对卷径进行预测得到卷径预测值，所述预设规则与卷材厚度相关联。
上述判断结果为是时，即为卷绕过程中出现马达低速中，或者，卷径变化率过大，此时可以执行本发明的卷径预测功能，并将预测得到的卷径预测值作为最终的卷径值。
在马达加速或者减速过程中，马达的速度是变化的。同样的，马达速度波动是引发卷径变化率过大的原因。因此，由马达低速中或卷径变化率过大而引发的卷径计算不准确的问题，其实质上由于马达的转速发生变化或波动而导致的。
在本实施例中，对卷径值进行预测，实质上对采用另一种方法来计算卷径值，该方法计算的卷径值不受马达转速变化或波动的影响，从而可以准确的确定卷径值，得到卷径预测值，并使用该较为准确的卷径预测值对基于线速度法计算的卷径值进行替代。
在对卷径进行预测的第一较佳实施例中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数。该第一较佳实施例具体的卷径预测步骤如下：
步骤S1021：获取卷轴的单层脉冲数和周期脉冲变化量，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数，所述周期脉冲变化量为计数模块在今回周期累积统计的脉冲数与其在前回周期累积统计的脉冲数的差。
在本实施例中，单层脉冲数即为卷轴上的卷材变化一层时所对应的脉冲数，其可以根据公式PPR＝A*B*C计算得到。其中，PPR为单层脉冲数，A为马达旋转一圈所对应的脉冲数，即马达旋转一个圆周的过程中，计数模块接收到的由脉冲编码器发出的脉冲的数量，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比。
该第一较佳实施例的卷径预测方法尤其适用于线材的卷径预测，但也可以用于板材的卷径预测。当卷材为线材时，卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数B可根据卷轴的轴向卷绕长度和线材的径向尺寸确定，轴向卷绕长度为线材在卷轴上卷绕时所占据的轴向长度，其一般小于或等于卷轴的轴长。旋转圈数B具体的确定方式为轴向卷绕长度与线材的径向尺寸之比。此外，卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数B既可以为卷轴的旋转圈数，也可以为线材的卷绕圈数。而当卷材为板材时，卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数B为1，即当板材卷绕或释放一圈时，其在卷轴上的层数便变化一层。
周期脉冲变化量为计数模块在今回周期累积统计的脉冲数与其在前回周期累积统计的脉冲数的差。其中，今回周期和前回周期可以以变频器的扫描周期为计量单位，具体可以为今回周期和前回周期均为变频器的一个扫描周期。
当马达在加减速过程中，或者，当卷绕机组的中间轴发生打滑、卡死等情况时，马达的转速实时变化。那么，在变频器的同一个扫描周期内，计数模块接收到的脉冲数将是不相同的。计数模块可以计量每个扫描周期内的脉冲数，并且，计量得到的每个扫描周期内的脉冲数被存储起来。籍此，当统计得到截止今回周期所累积的脉冲数后，通过与存储的前回周期内的脉冲数进行对比并做差值运算，即可得到周期脉冲变化量。由此，周期脉冲变化量即为今回周期这一单个时间周期内的脉冲数，也就是马达在今回周期所限定的时长内旋转时所走过的脉冲数。
计数模块能统计的脉冲数具有上限值，该上限值与计数模块的位数有关。例如，当计数模块为16位时，该上限值为2^16＝65536。因此，当计数模块统计的脉冲数处于上限值范围内时，周期脉冲变化量可以根据ΔP＝U今回值－U前回值计算得到。其中，ΔP为周期脉冲变化量，U今回值为计数模块在今回周期累积统计的脉冲数，U前回值为计数模块在前回周期累积统计的脉冲数。
当计数模块统计的脉冲数超出该上限值后，其会将当前统计的脉冲数进行清零处理，并重新开始计数。例如，上限值为65536，计数模块在前回周期累积统计的脉冲数U前回值＝65530。随后，今回周期的脉冲数增加了10个。如此，计数模块在今回周期内所累积统计的脉冲数超出65536这一上限值，从而会被清零重新计数。那么，技术模块在今回周期累积统计的脉冲数将变为4个。这样，周期脉冲变化量为负值，导致卷径计算无法持续的进行。
因此，当计数模块统计的脉冲数不处于上限值范围内时，周期脉冲变化量可根据ΔP＝U今回值－U前回值+U上限值。其中，U上限值为上限值。举例为，上限值U上限值＝65536，当计数模块在前回周期累积统计的脉冲数U前回值＝65530，在今回周期累积统计的脉冲数U前回值＝4。那么，今回周期相较于前回周期的脉冲变化量即为ΔP＝4-65530+65536＝10。如此，周期脉冲变化量为正值，卷径计算得以持续不间断进行。
此外，当马达正向旋转时，计数模块统计的脉冲数应该是正向累加的。即采用ΔP＝U今回值－U前回值计算得到的ΔP应当是正值。而如果检测到ΔP＝U今回值－U前回值<0，则说明计数模块所累积统计的脉冲数超出其上限值。此时，周期脉冲变化量ΔP的计算公式作出如下改变：ΔP＝U今回值－U前回值+U上限值。
或者，当马达反向旋转时，计数模块统计的脉冲数应该是反向递减的。即采用ΔP＝U今回值－U前回值计算得到的ΔP应当是负值。而如果检测到ΔP＝U今回值－U前回值>0，则也可以说明计数模块所累积统计的脉冲数超出其上限值。此时，周期脉冲变化量ΔP的计算公式同样作出如下改变：ΔP＝U今回值－U前回值+U上限值。
步骤S1022：基于所述单层脉冲数和周期脉冲变化量，根据预设规则，确定卷轴上的卷材在今回周期内的卷径变化量，所述预设规则与卷材厚度相关联。
基于上文描述确定了单层脉冲数和周期脉冲变化量，即可依据与卷材厚度相关联的预设规则，确定卷轴上的卷材在今回周期内的卷径变化量。
具体的，预设规则为ΔD＝ΔP*2*D/A*B*C。其中，ΔD为卷径变化量，ΔP为周期脉冲变化量，D为卷材的厚度，A*B*C为单层脉冲数，A为马达旋转一圈所对应的脉冲数，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比。
步骤S1023：根据所述卷径变化量及卷材的卷径前回值，确定卷材在今回周期的卷径今回值。
确定了卷轴上的卷材在今回周期相较于前回周期的卷径变化量ΔD，即可根据D今回值＝D前回值+ΔD确定卷材在今回周期的卷径今回值。其中，D今回值为卷径今回值，D前回值为卷径前回值。此外，上述为收卷时计算卷径今回值的公式。当放卷时，可根据D今回值＝D前回值-ΔD确定卷材在今回周期的卷径今回值。
其中，本实施例用于确定卷径今回值D今回值的方法，同样适用于确定卷径前回值D前回值，即卷径前回值D前回值也可以依据上述用于确定卷径今回值D今回值的方法来获得。
循环步骤S1021至步骤S1023，即可持续的获得卷径今回值D今回值，并将卷径今回值D今回值作为卷径预测值。
该用于对卷径进行预测的第一较佳实施例，通过获取卷轴的单层脉冲数和周期脉冲变化量，并根据与卷材厚度相关联的预设规则，确定卷轴上的卷材在今回周期内的卷径变化量，进而得到卷材的卷径今回值。如此，卷径的确定不受马达转速变化或波动的影响，从而可以准确的确定卷径值，该卷径值作为卷径预测值。
上述对卷径进行预测的第一较佳实施例中，马达设置有脉冲编码器。本发明还提供了另一种对卷径进行预测的第二较佳实施例，在该第二较佳实施例中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达配置有变频器，但未设置脉冲编码器。该第二较佳实施例具体的卷径预测步骤如下：
步骤S1024：依据变频器的输出频率，确定卷轴在今回周期内旋转的圈数。
在本实施例中，变频器的输出频率为实际频率，而非频率指令。实际上，变频器的输出频率大于频率指令，即两者之间存在频率滑差，也正是由于频率滑差的存在，马达才能输出转矩。
基于卷轴上的卷材变化一层，卷径变化2倍的卷材厚度的原理，只要确定卷轴在今回周期内旋转过的圈数(或者角度)，即可确定卷材在今回周期内的卷径变化量。
根据变频器的输出频率确定卷轴在今回周期内旋转的圈数的步骤包括：
基于变频器的输出频率，依据预设单位变换规则，确定马达在今回周期内旋转的圈数；
基于马达在今回周期内旋转的圈数，依据轴变换规则，确定卷轴在今回周期内旋转的圈数。
其中，预设单位变换规则如下：
对变频器的输出频率进行第一单位变换，得到马达的转速；对变频器的输出频率进行第一单位变换得到转速是比较常规的技术，在此不作赘述；
对马达的转速进行第二单位变换，得到马达在今回周期内的弧度变化量；第二单位变换具体为ΔR＝E*2π/F，其中，ΔR为马达在今回周期内的弧度变化量，E为马达的转速，F为今回周期，其可以为变频器的扫描周期，即运算周期；
对马达在今回周期内的弧度变化量进行第三单位变换，得到马达在今回周期内旋转的圈数；第三单位变换具体为r＝ΔR/2π＝E/F，其中，r马达为马达在今回周期内旋转的圈数，ΔR为马达在今回周期内的弧度变化量，E为马达的转速，F为今回周期。
轴变换规则如下：
r卷轴＝r马达/(B*C*G)＝E/(F*B*C*G)；
其中，r卷轴为卷轴在今回周期内旋转的圈数，r马达为马达在今回周期内旋转的圈数，E为马达的转速，F为今回周期，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，G为马达的级数。
借由上述的单位换算，即可通过变频器的输出频率，确定卷轴在今回周期内旋转的圈数。
步骤S1025：基于卷轴在今回周期内旋转的圈数，根据预设规则，确定卷轴上的卷材在今回周期内的卷径变化量，所述预设规则与卷材厚度相关联。
预设规则如下：
ΔD＝2*D*E/(F*B*C*G)；
其中，ΔD为卷径变化量，D为卷材的厚度，E/(F*B*C*G)为卷轴在今回周期内旋转的圈数，E为马达的转速，F为今回周期，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，G为马达的级数。
其中，E/(F*B*C*G)即为卷轴上的卷材在今回周期内的层数变化量，基于上述的卷材变化一层，卷径变化2倍的卷材厚度的原理，则卷材在今回周期内的层数变化量与2倍的卷材厚度的之积，即为卷径在今回周期内的卷径变化量ΔD。
卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数B可参照上文描述确定，在此不作赘述。
步骤S1026：根据所述卷径变化量及卷材的卷径前回值，确定卷材在今回周期的卷径今回值。
同样的，确定了卷轴上的卷材在今回周期内的卷径变化量ΔD，即可根据D今回值＝D前回值+ΔD确定卷材在今回周期的卷径今回值。
同样的，循环步骤S1024至步骤S1026，即可持续的获得卷径预测值。
同样的，该用于对卷径进行预测的实施例，通过采用对变频器的输出频率进行单位变换的方式，来确定卷轴在今回周期内旋转的圈数，并根据与卷材厚度相关联的预设规则，确定卷轴上的卷材在今回周期内的卷径变化量，进而得到卷材的卷径今回值。如此，卷径的确定不受马达转速变化或波动的影响，从而可以准确的确定卷径值，该卷径值作为卷径预测值。
步骤S104：将当前的卷径计算值替换为所述卷径预测值。
诚如上文所阐述，由于在马达低速中或者卷径变化率过大时，继续沿用线速度法来计算卷径值不准确。因此，通过上述两种不受马达转速变化或波动影响的实施例来得到卷径预测值，该卷径预测值是基于与卷材厚度这一不变量相关联的预设规则而获得的。因此，卷径预测值较为准确。并将该较为准确的卷径预测值对当前的卷径计算值进行替换，即采用卷径预测值对当前的卷径值进行更新，从而可以使确定的卷径更为准确。
由此可见，本发明实施例的确定卷径的方法通过获取不受马达转速变化或波动影响的卷径预测值，并将该较为准确的卷径预测值对当前的卷径计算值进行替换，即采用卷径预测值对当前的卷径值进行更新，从而可以使卷径更为准确。
如图5所示，以放卷为例，在马达低速中和卷径变化率过大时，相较于现有技术采用卷径冻结的方式而使得卷径保持为恒定值，进而导致卷径变化趋势与卷绕方式不相符的情形，采用本发明实施例的卷径预测，并将卷径预测值作为最终的卷径值的方式，卷径在逐渐减小，且更加接近实际的卷径值。因此，本发明实施例能够更加准确的确定卷径。
进一步地，当步骤101的判断结果为否时，即卷材在卷绕过程中，并未出现马达转速小于低速界限值和卷径变化率大于卷径检出值中的任意一种情况时，可以继续采用线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值。
此外，本发明在执行步骤S102的卷径预测步骤时，基于线速度法计算卷径值的步骤可同时进行。并将卷径预测值与线速度法计算卷径值进行对比，当卷径预测值小于线速度法计算卷径值，持续对其进行替换，将卷径预测值作为最终的卷径值。而一旦卷径预测值与基于线速度法得到的卷径计算值相等时，可解除对卷径进行预测的操作，即将卷径预测值与卷径计算值相等作为卷径预测的最佳解除时间点，并将基于线速度法计算得到的卷径值作为最终的卷径值。
基于同一构思，本发明第一较佳实施例还提供了一种确定卷径的装置，如下面的实施例所述。由于确定卷径的装置解决问题的原理，以及能够取得的技术效果与确定卷径的方法相似，因此确定卷径的装置的实施可以参见上述确定卷径的方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”，可以是基于软件实现，也可以是基于硬件实现，还可以是以软硬件结合的方式实现。
在根据本发明第一较佳实施例的确定卷径的装置中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数。如图6所示，本发明第一较佳实施例的确定卷径的装置包括：
判断模块101，用于在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断是否发生如下至少一种情况：马达的实际转速小于低速界限值，卷径变化率大于卷径检出值；
预测模块102，用于当上述判断结果为是时，根据预设规则，对卷径进行预测得到卷径预测值，所述预设规则与卷材厚度相关联；
替代模块103，用于将当前的卷径计算值替换为所述卷径预测值。
本发明第一较佳实施例还提供一种确定卷径的设备，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数。所述设备包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断是否发生如下至少一种情况：马达的实际转速小于低速界限值，卷径变化率大于卷径检出值；当上述判断结果为是时，根据预设规则，对卷径进行预测得到卷径预测值，所述预设规则与卷材厚度相关联；将当前的卷径计算值替换为所述卷径预测值。
本发明第一较佳实施例还提供一种确定卷径的系统，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数。所述系统包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时上述任意一个实施例所述方法的步骤。
承接上文描述，并参照图1所示，在马达低速中时，解除卷径冻结后，会出现卷径变化趋势与卷绕方式不相匹配的反转区。实际上，卷径计算方向发生反转并不限于上述场景，其可以发生在卷材卷绕过程中的任意时间。
因此，本发明第二较佳实施例提供了一种确定卷径的方法，其可以用以消除卷径计算过程中出现的反转区。如图7所示，该第二较佳实施例的确定卷径的方法包括如下步骤：
步骤S201：在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断卷径计算方向是否反转。
不论卷绕方式是放卷还是收卷，基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值均是会发生变化的。当卷绕方式与卷径的变化趋势相同时，即收卷时卷径变大，放卷时卷径减小，暂且不论基于线速度法计算得到的卷径值是否会因为马达的转速发生变化或波动而出现不准确的问题，至少卷径计算的方向是正确的。这样，在导致卷径计算不准确的因素-马达的转速发生变化或波动消除后，卷径计算值将趋向于实际的卷径值，从而使得卷径计算回归正常。
而如果卷径计算的方向是反转的，即卷绕方式与卷径变化不匹配时，卷径计算的误差将会被累积。这样，即便后续导致卷径计算不准确的因素消除后，卷径计算值的变化趋势也无法重新回归至趋于实际卷径值的方向，从而卷径计算的偏差将逐步扩大。
在本实施例中，可以根据卷绕方式与卷径的变化趋势是否匹配，来判断计算方向是否发生反转。具体方式为：
获取卷材的卷径今回值和卷径前回值；
基于所述卷径今回值和卷径前回值，确定卷径的变化趋势；
根据卷径的变化趋势与卷绕方式是否匹配，判断卷径计算方向是否反转。
卷径今回值和卷径前回值可基于线速度法计算得到，也可以根据本发明在上文提及的两个用于对卷径进行预测的方法得到，即步骤S1021至步骤S1023，或者，步骤S1024至步骤S1026所提供的技术方案，本发明在此不作赘述。
当卷径今回值大于卷径前回值，则卷径的变化趋势为增大；反之，当卷径今回值小于卷径前回值，则卷径的变化趋势为减小。
卷绕方式与卷径变化相匹配具体为，当卷绕方式为收卷，卷径的变化趋势应为增大；而当卷绕方式为放卷，则卷径的变化趋势应为减小。因此，基于卷径今回值和卷径前回值确定卷径的变化趋势后，如果当前的卷绕方式为收卷，而卷径的变化趋势为减小；或者，当前的卷绕方式为放卷，而卷径的变化趋势为增大时，即可判断卷绕方式与卷径变化不匹配，也即是当前的卷径计算方向发生了反转。
步骤S202：当上述判断结果为否时，将卷材的卷径计算今回值修正为与卷径计算前回值相等。
在本实施例中，为了在卷径计算方向发生反转时，不使卷径计算的偏差出现累积，将卷材的卷径计算今回值修正为与卷径计算前回值相等。这样，卷径将保持不变。直至当卷径的变化趋势与卷绕方式相匹配时，即此时卷径计算方向重新回归正常后，即可解除对卷径进行修正的操作，并将基于线速度法计算得到的卷径值作为最终的卷径值。
如图5所示，以放卷为例，在现有技术的卷径冻结解除后出现卷径计算方向反转时，采用本发明实施例的卷径修正的方式，卷径保持低于卷径冻结值的前回值不变，且更加接近实际的卷径值。直至当卷径今回值与卷径计算值相等时，解除对卷径进行修正的操作，并将基于线速度法计算得到的卷径值作为最终的卷径值。如此，卷径计算方向重新回归正常。因此，本发明实施例能够更加准确的确定卷径。
基于同一构思，本发明第二较佳实施例还提供了一种确定卷径的装置，如下面的实施例所述。由于确定卷径的装置解决问题的原理，以及能够取得的技术效果与确定卷径的方法相似，因此确定卷径的装置的实施可以参见上述确定卷径的方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”，可以是基于软件实现，也可以是基于硬件实现，还可以是以软硬件结合的方式实现。
如图8所示，本发明第二较佳实施例的确定卷径的装置包括：
判断模块201，用于在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断卷径计算方向是否反转；
修正模块202，用于当上述判断结果为否时，将卷材的卷径计算今回值修正为与卷径计算前回值相等。
本发明第二较佳实施例还提供一种确定卷径的设备，所述设备包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断卷径计算方向是否反转；当上述判断结果为否时，将卷材的卷径计算今回值修正为与卷径计算前回值相等。
本发明第二较佳实施例还提供一种确定卷径的系统，所述系统包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时上述任意一个实施例所述方法的步骤。
在上述第一较佳实施例和第二较佳实施例中，获取卷径预测值、卷径今回值和卷径前回值，实质上是另一种新的确定卷径的方法。并且，该新的确定卷径的方法也均可以包括步骤S1021至步骤S1023，或者，步骤S1024至步骤S1026所述的两种实施例。其中，在步骤S1021至步骤S1023所述的实施例中，通过获取单层脉冲数和周期脉冲变化量，并基于与卷材厚度相关联的预设规则ΔD＝ΔP*2*D/A*B*C，即可确定卷径今回值。而在步骤S1024至步骤S1026所述的实施例中，通过获取卷轴在今回周期内旋转的圈数，并基于与卷材厚度相关联的预设规则ΔD＝2*D*E/(F*B*C*G)，也可以确定卷径今回值。
由此可见，上述第一较佳实施例和第二较佳实施例中，卷材厚度是获取卷径值的重要参数。在某些情况下，卷材厚度是已知的，其具体可以为预先通过测量得到。而在某些情况下，当卷材厚度未知时，其可以采用本发明提供的如下技术方案确定。
在根据本发明第一较佳实施例的确定卷材厚度的方法中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数。如图9所示，本发明第一较佳实施例的确定卷材厚度的方法包括如下步骤：
步骤S301：在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量。
在本实施例中，马达的实际速度与指令速度相一致可以为，马达的实际速度与指令速度的相差值在预定范围之内。例如，马达的实际速度与指令速度的相差不超过3m/s，即认为马达的实际速度与指令速度是一致的。当然，马达的实际速度可以为转速，也可以为线速度，本发明对此不作限定。
如图10所示，参照上文描述，预定时间段可以包含有n个扫描周期，从而预定时间段的时长被分割成n个扫描周期[Xi，Xi+n]，i＝1,2,…n。第i个扫描周期[Xi，Xi+n]内，在Xi处对应的卷径值和在Xi+n处对应的卷径值的差为ΔDi。其中，在Xi处对应的卷径值和在Xi+n处对应的卷径值可根据线速度法获得，也可根据本发明在上文提及的两个用于对卷径进行预测的方法得到，即步骤S1021至步骤S1023，或者，步骤S1024至步骤S1026所提供的技术方案获得，本发明在此不作赘述。
脉冲变化量可根据如下公式得到：
Figure BDA0001843339630000161
其中，ΔPi为脉冲变化量，j＝1,2,...,m，m为在每个扫描周期内计算的脉冲次数，ΔU为每个扫描周期的两个时间端点处的脉冲变化量。其中，
Figure BDA0001843339630000162
I为扫描周期，F为马达的变频器的处理周期。马达的变频器的处理周期F可以反映变频器在处理一个扫描周期的脉冲变化量的速度或频率，其可以根据实际情况进行设定，本发明对此不作限定。例如，对计算精度要求较高时，可以将马达的变频器的处理周期F设置的较小；而对计算精度要求不高时，可以将马达的变频器的处理周期F设置的相对较大。
步骤S302：基于所述卷径差和脉冲变化量，根据预设规则，确定卷材厚度，所述预设规则与卷轴的单层脉冲数相关联，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数。
在本实施例中，预设规则如下：
Di＝A*B*C*ΔDi/(2*ΔPi)；
其中，Di为卷材厚度，A*B*C为单层脉冲数，A为马达旋转一圈所对应的脉冲数，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，ΔDi为卷径差，ΔPi为脉冲变化量。
通过上述预设规则，可以获得在第i个扫描周期内的卷材厚度。由于在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，预定时间段被分隔成n个扫描周期。从而依据上述预设规则，可以得到n个卷材厚度值。
具体的，可以获取每个扫描周期的两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；并基于多个扫描周期分别对应的卷径差和脉冲变化量，根据预设规则，获得多个厚度值；将多个厚度值的平均值作为卷材厚度。
具体的，如图10所示，根据上文提供的技术方案，在第1个扫描周期(X1～Xn+1时间段)内，卷径变化量为ΔD1，脉冲变化量为ΔP1，单层脉冲数为A*B*C，得到第1个卷材厚底值D1＝A*B*C*ΔD1/(2*ΔP1)。
同理可得，第2个扫描周期、第3个扫描周期…第n个扫描周期得到的第2个卷材厚度D2、第3个卷材厚度D3、第n个卷材厚度Dn。最终的卷材厚度H＝(D1+D2+D3+…+Dn)/n。
基于同一构思，本发明第一较佳实施例还提供了一种确定卷材厚度的装置，如下面的实施例所述。由于确定卷径的装置解决问题的原理，以及能够取得的技术效果与确定卷径的方法相似，因此确定卷径的装置的实施可以参见上述确定卷径的方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”，可以是基于软件实现，也可以是基于硬件实现，还可以是以软硬件结合的方式实现。
在根据本发明第一较佳实施例的确定卷材厚度的装置中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数。如图11所示，本发明第一较佳实施例的确定卷材厚度的装置包括：
获取模块301，用于在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；
确定模块302，用于基于所述卷径差和脉冲变化量，根据预设规则，确定卷材厚度，所述预设规则与卷轴的单层脉冲数相关联，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数。
本发明第一较佳实施例还提供一种确定卷材厚度的设备，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数。所述设备包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；基于所述卷径差和脉冲变化量，根据预设规则，确定卷材厚度，所述预设规则与卷轴的单层脉冲数相关联，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数。
本发明第一较佳实施例还提供一种确定卷材厚度的系统，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数。所述系统包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时上述任意一个实施例所述方法的步骤。
上述确定卷材厚度的方法、装置、设备及系统的第一较佳实施例中，马达设置有脉冲编码器。本发明还提供了另一种确定卷材厚度方法、装置、设备及系统的第二较佳实施例，在该第二较佳实施例中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，但马达未设置脉冲编码器。如图12所示，本发明第二较佳实施例的确定卷材厚度的方法包括如下步骤：
步骤S401：在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差以及马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数。
同样的，如图10所示，预定时间段包含有n个扫描周期，从而预定时间段的时长被分割成n个扫描周期[Xi，Xi+n]，i＝1,2,…n。第i个扫描周期[Xi，Xi+n]内，在Xi处对应的卷径值和在Xi+n处对应的卷径差为ΔDi。
马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数根据如下公式得到：
Figure BDA0001843339630000191
其中，两个时间端点所限定的时长为变频器的一个扫描周期，ΔRi为马达的旋转圈数，m为在每个扫描周期内计算的脉冲次数，E为马达的转速，G为马达的级数。同样的，
Figure BDA0001843339630000192
I为扫描周期，F为马达的变频器的处理周期。
步骤S402：基于所述卷径差以及马达旋转的圈数，根据预设规则，确定卷材的厚度。
在本实施例中，预设规则如下：
Di＝C*B*ΔD/(2*ΔRi)；
其中，Di为卷材厚度，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，ΔD为卷径差，ΔRi为马达的旋转圈数。
通过上述预设规则，可以获得在第i个扫描周期内的卷材厚度。由于在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，预定时间段被分隔成n个扫描周期。从而依据上述预设规则，可以得到n个卷材厚度值。
具体的，可以获取每个扫描周期的两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；并基于多个扫描周期分别对应的卷径差和脉冲变化量，根据预设规则，获得多个厚度值；将多个厚度值的平均值作为卷材厚度。
具体的，如图10所示，根据上文提供的技术方案，在第1个扫描周期(X1～Xn+1时间段)内，卷径变化量为ΔD1，马达的旋转圈数为ΔR1，得到第1个卷材厚底值D1＝C*B*ΔD1/(2*ΔR1)。
同理可得，第2个扫描周期、第3个扫描周期…第n个扫描周期得到的第2个卷材厚度D2、第3个卷材厚度D3、第n个卷材厚度Dn。最终的卷材厚度H＝(D1+D2+D3+…+Dn)/n。
基于同一构思，本发明第二较佳实施例还提供了一种确定卷材厚度的装置，如下面的实施例所述。由于确定卷径的装置解决问题的原理，以及能够取得的技术效果与确定卷径的方法相似，因此确定卷径的装置的实施可以参见上述确定卷径的方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的术语“模块”，可以是基于软件实现，也可以是基于硬件实现，还可以是以软硬件结合的方式实现。
在根据本发明第二佳实施例的确定卷材厚度的装置中，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，但马达未设置脉冲编码器。如图13所示，本发明第二较佳实施例的确定卷材厚度的装置包括：
获取模块401，用于在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差以及马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数；
确定模块402，用于基于所述卷径差以及马达旋转的圈数，根据预设规则，确定卷材的厚度。
本发明第二较佳实施例还提供一种确定卷材厚度的设备，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转。所述设备包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差以及马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数；基于所述卷径差以及马达旋转的圈数，根据预设规则，确定卷材的厚度。
本发明第二较佳实施例还提供一种确定卷材厚度的系统，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转。所述系统包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时上述任意一个实施例所述方法的步骤。
在本发明的上述所有实施例中，所述存储器可以包括用于存储信息的物理装置，通常是将信息数字化后再以利用电、磁或者光学等方法的媒体加以存储。本实施例所述的存储器又可以包括：利用电能方式存储信息的装置，如RAM、ROM等；利用磁能方式存储信息的装置，如硬盘、软盘、磁带、磁芯存储器、磁泡存储器、U盘；利用光学方式存储信息的装置，如CD或DVD。当然，还有其他方式的存储器，例如量子存储器、石墨烯存储器等等。
在本发明的上述所有实施例中，所述处理器可以按任何适当的方式实现。例如，所述处理器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(ApplicationSpecific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式等等。
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device，PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等。目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog2。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以较容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来。在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。该计算机软件产品可以包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施方式或者实施方式的某些部分所述的方法。该计算机软件产品可以存储在内存中，内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其它数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其它类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其它内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其它光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其它磁性存储设备或任何其它非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括短暂电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
本说明书中的各个实施方式均采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施方式重点说明的都是与其它实施方式的不同之处。尤其，对于系统/电子设备实施方式而言，由于其处理器执行的软件功能基本相似于方法实施方式，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施方式的部分说明即可。
虽然通过实施方式描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的权利要求包括这些变形和变化而不脱离本申请的精神。
需要说明的是，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的和区别类似的对象，两者之间并不存在先后顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施例和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。因此，本教导的范围不应该参照上述描述来确定，而是应该参照前述权利要求以及这些权利要求所拥有的等价物的全部范围来确定。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。在前述权利要求中省略这里公开的主题的任何方面并不是为了放弃该主体内容，也不应该认为申请人没有将该主题考虑为所公开的发明主题的一部分。

Claims (21)

1.一种确定卷材厚度的方法，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数；其特征在于，所述方法包括：
在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；
基于所述卷径差和脉冲变化量，根据不受马达转速或波动影响的预设规则，确定卷材厚度，所述预设规则与卷轴的单层脉冲数相关联，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数；其中，所述预设规则如下：
Di＝A*B*C*ΔDi/(2*ΔPi)；
其中，Di为卷材厚度，A*B*C为单层脉冲数，A为马达旋转一圈所对应的脉冲数，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，ΔDi为卷径差，ΔPi为脉冲变化量；i为第i个扫描周期。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，所述预定时间段被分隔成多个扫描周期；
则确定卷材厚度的步骤包括：
获取每个所述扫描周期的两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；
基于多个所述扫描周期分别对应的卷径差和脉冲变化量，根据所述预设规则，获得多个厚度值；
将多个所述厚度值的平均值作为卷材厚度。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述脉冲变化量根据如下公式得到：
Figure FDA0003425675910000011
其中，ΔPi为脉冲变化量，i为第i个扫描周期，j＝1,2,...,m，m为在每个扫描周期内计算的脉冲次数，ΔUj为第j个扫描周期的脉冲变化量。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，
Figure FDA0003425675910000021
其中，I为扫描周期，F为马达的变频器的处理周期。
5.一种确定卷材厚度的装置，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数；其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；
确定模块，用于基于所述卷径差和脉冲变化量，根据不受马达转速或波动影响的预设规则，确定卷材厚度，所述预设规则与卷轴的单层脉冲数相关联，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数；其中，所述预设规则如下：
Di＝A*B*C*ΔDi/(2*ΔPi)；
其中，Di为卷材厚度，A*B*C为单层脉冲数，A为马达旋转一圈所对应的脉冲数，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，ΔDi为卷径差，ΔPi为脉冲变化量；i为第i个扫描周期。
6.一种确定卷材厚度的设备，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数；其特征在于，所述设备包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差和脉冲变化量；
基于所述卷径差和脉冲变化量，根据不受马达转速或波动影响的预设规则，确定卷材厚度，所述预设规则与卷轴的单层脉冲数相关联，所述单层脉冲数为卷轴上的卷材层数变化一层时计数模块统计的脉冲数；其中，所述预设规则如下：
Di＝A*B*C*ΔDi/(2*ΔPi)；
其中，Di为卷材厚度，A*B*C为单层脉冲数，A为马达旋转一圈所对应的脉冲数，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，ΔDi为卷径差，ΔPi为脉冲变化量；i为第i个扫描周期。
7.一种确定卷材厚度的系统，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，马达设置有脉冲编码器，计数模块对脉冲编码器发出的脉冲进行计数；其特征在于，所述系统包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现权利要求1至4任意一项所述方法的步骤。
8.一种确定卷材厚度的方法，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；其特征在于，所述方法包括：
在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差以及马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数；
基于所述卷径差以及马达旋转的圈数，根据不受马达转速或波动影响的预设规则，确定卷材的厚度；其中，所述预设规则如下：
Di＝C*B*ΔDi/(2*ΔRi)；
其中，Di为卷材厚度，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，ΔDi为卷径差，ΔRi为马达的旋转圈数。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，所述预定时间段被分隔成多个扫描周期；
则确定卷材厚度的步骤包括：
获取每个所述扫描周期内马达旋转的圈数以及每个所述扫描周期的两个时间端点处所对应的卷径差；
基于多个所述扫描周期分别对应的马达旋转的圈数和所述卷径差，根据所述预设规则，获得多个厚度值；
将多个所述厚度值的平均值作为卷材的厚度。
10.如权利要求8所述的方法，其特征在于，马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数根据如下公式得到：
Figure FDA0003425675910000031
其中，两个时间端点所限定的时长为变频器的一个扫描周期，ΔRi为马达的旋转圈数，j＝1,2,...,m，m为在每个扫描周期内计算的脉冲次数，E为马达的转速，G为马达的级数；F为马达的变频器的处理周期；i为第i个扫描周期。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，
Figure FDA0003425675910000041
其中，m为在每个扫描周期内计算的脉冲次数，I为扫描周期，F为马达的变频器的处理周期。
12.一种确定卷材厚度的装置，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；其特征在于，所述装置包括：
获取模块，用于在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差以及马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数；
确定模块，用于基于所述卷径差以及马达旋转的圈数，根据不受马达转速或波动影响的预设规则，确定卷材的厚度；其中，所述预设规则如下：
Di＝C*B*ΔDi/(2*ΔRi)；
其中，Di为卷材厚度，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，ΔDi为卷径差，ΔRi为马达的旋转圈数。
13.一种确定卷材厚度的设备，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转，其特征在于，所述设备包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
在马达的实际速度与指令速度相一致的过程中，获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差以及马达在所述两个时间端点所限定的时长内旋转的圈数；
基于所述卷径差以及马达旋转的圈数，根据不受马达转速或波动影响的预设规则，确定卷材的厚度；其中，所述预设规则如下：
Di＝C*B*ΔDi/(2*ΔRi)；
其中，Di为卷材厚度，B为卷材层数变化一层时卷轴需要旋转的圈数，C为减速器的传动比，ΔDi为卷径差，ΔRi为马达的旋转圈数。
14.一种确定卷材厚度的系统，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；其特征在于，所述系统包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现权利要求8至11任意一项所述方法的步骤。
15.一种确定卷径的方法，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；其特征在于，所述方法包括：
在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断是否发生如下至少一种情况：马达的实际转速小于低速界限值，卷径变化率大于卷径检出值；
当判断结果为是时，根据预设规则，对卷径进行预测得到卷径预测值，所述预设规则与卷材厚度相关联；
将当前的卷径计算值替换为所述卷径预测值。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，判断卷径变化率是否大于卷径检出值的步骤包括：
获取预定时间段内任意两个时间端点处所对应的卷径差；
对比所述卷径差与所述卷径检出值的大小关系，判断卷径变化率是否大于卷径检出值。
17.如权利要求15所述的方法，其特征在于，当上述判断结果为否时，继续采用线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值。
18.如权利要求15所述的方法，其特征在于，在将当前的卷径计算值替换为所述卷径预测值的步骤之后，所述方法还包括：
当所述卷径预测值与卷径计算值相等时，解除对卷径进行预测的操作，并将基于线速度法计算得到的卷径值作为最终的卷径值。
19.一种确定卷径的装置，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；其特征在于，所述装置包括：
判断模块，用于在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断是否发生如下至少一种情况：马达的实际转速小于低速界限值，卷径变化率大于卷径检出值；
预测模块，用于当判断结果为是时，根据预设规则，对卷径进行预测得到卷径预测值，所述预设规则与卷材厚度相关联；
替代模块，用于将当前的卷径计算值替换为所述卷径预测值。
20.一种确定卷径的设备，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；其特征在于，所述设备包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现包括以下步骤：
在基于线速度法计算卷材在卷绕过程中的卷径值时，判断是否发生如下至少一种情况：马达的实际转速小于低速界限值，卷径变化率大于卷径检出值；
当判断结果为是时，根据预设规则，对卷径进行预测得到卷径预测值，所述预设规则与卷材厚度相关联；
将当前的卷径计算值替换为所述卷径预测值。
21.一种确定卷径的系统，卷材卷绕在卷轴上，卷轴通过减速器被马达驱动旋转；其特征在于，所述系统包括处理器及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述指令被所述处理器执行时实现权利要求15至18任意一项所述方法的步骤。
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