CN111498566A - 一种复卷机卷径的计算方法 - Google Patents

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李刚
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Abstract

本发明适用于复卷机领域，提供了一种复卷机卷径的计算方法，所述方法包括以下步骤：系统通过传感器获取复卷机的圈数N；利用圈数N得到圈数偏差值δN，根据当前轴的卷径、机械传动比参数K及圈数偏差值δN计算单位时间内的偏移长度Li，并将Li叠加到系统长度偏移Ls；各轴根据系统长度偏移Ls计算自身的单位时间内的长度偏移差δLS，计算出各轴的卷径Dn。本发明提出基于参考距离计算卷径，其不但提高了计算的精度和稳定性，而且减少了用户参数的设定，无需设置材料厚度，初始卷径等相关参数，降低了人工成本，维护成本和设备成本。

Description

一种复卷机卷径的计算方法
技术领域
本发明属于复卷机领域，尤其涉及一种复卷机卷径的计算方法。
背景技术
对于复卷系统卷径计算传统方法主要有厚度积分法，线速度计算法，模拟检测法。这三种方法各有优缺点。
厚度积分法：
厚度积分法Dn＝Dn-1+2*d，设备启动前先获取初始卷径作为当前卷径。在设备运行过程中轴每转一圈(自身或者外部传感器获得电机转速乘上相关系数获得)，当前卷径就等于上一次的卷径加两倍的材料厚度。这样的方式的好处一是卷径计算结果波动小，二是不会使用到线速度，速度等相关参数，减少了相关参数由于传感器或者计算导致的误差导致卷径计算结果的误差。但是厚度积分法需要准确的材料厚度，厚度不正确会导致张力控制存在一个锥度。厚度相差较大，卷径随着累计误差越来越大，影响张力控制效果。材料变形，不均匀厚度材料，张力大小导致卷材压紧程度不一致等情况下卷径计算误差大。对于厚度不均匀的材料也不适用。对于复合材料，如合掌机也不适用。
线速度计算法：
线速度计算法是根据获取到的线速度以及电机转速通过公式
Figure BDA0002465649900000011
计算得到。线速度计算法的好处一是通过线速度，速度实时计算，避免了卷径计算累计误差，二是简单，不需要设置厚度相关参数。但是需要实时准确的获取线速度和转速。在实际控制中各轴之间由于机械参数的误差以及主从站通讯之间的延迟很难准确，实时获取线速度，除非增加机械制造工艺和使用高速通讯方式，这无需极大的增加了机械，硬件，软件，研发成本。而转速由于材料弹性，机械加工，控制方面的原因也并不能精确，稳定的获得。
模拟检测法：
模拟检测法需要在设备上安装相应的传感器，通过传感器检测到的结果来等效计算出卷径。模拟检测法的好处一是简单，不需要设置厚度相关参数，二是卷径通过对应传感器直接测量，三是避免了卷径计算累计误差。但是增加了使用成本和机械的复杂性，人工调试的难度也增加。
根据已有技术描述知道以上方法都存在这一定的问题和难点。
厚度积分法：
一，操作麻烦，需要设置材料厚度，初始卷径等参数；
二，计算值与其他因素干扰大，如材料变形，张力大小；
三，不支持厚度不均匀的材料或工艺；
四，精度不高，具有累计误差。
线速度计算法：
一，获取线速度要实现低延迟需要较高的成本，需要高速总线；
二，转速波动难于控制，由于材料弹性，机械构造瞬时速度比较难获得。需要较多的时间滤波，时间太长导致实时性不够高，误差较大。滤波时间短，转速波动就比较大。
模拟检测法：
一，需要额外的传感器，增加了设备故障的风险；
二，增加机械结构的复杂性，不利于设备调试，维护；
三，增加了设备成本和人工成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复卷机卷径的计算方法，旨在解决上述现有计算卷径计算方法的缺陷。
本发明是这样实现的，一种复卷机卷径的计算方法，所述方法包括以下步骤：
S1：系统通过传感器获取复卷机的圈数N；
S2：利用圈数N得到圈数偏差值δN，根据当前轴的卷径、机械传动比参数K及圈数偏差值δN计算单位时间内的偏移长度Li，并将Li叠加到系统长度偏移Ls；
S3：各轴根据系统长度偏移Ls计算自身的单位时间内的长度差δLS，计算出各轴的卷径Dn。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S2包括以下步骤：
S21：通过当前轴的卷径计算当前轴的周长；
S22：利用当前轴的周长与单位时间内的圈数N算出单位时间内的偏移长度Li；
S23：将偏移长度Li与系统初始长度L0相加得出系统长度偏移Ls。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S22中，所述偏移长度Li需进行滤波处理后才叠加到所述系统长度偏移Ls中。
本发明的进一步技术方案是：在所述步骤S23中单位时间内的偏移长度Li通过圈数偏差值δN计算获得。
本发明的进一步技术方案是：在所述步骤S2中所述单位时间内的偏移长度Li可以通过外部传感器获得。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S3包括以下步骤：
S31：各轴根据单位时间内的系统长度Ls的长度偏移差δLs计算单位时间内复卷机的平均卷径
Figure BDA0002465649900000041
S32：利用平均卷径
Figure BDA0002465649900000042
计算出各轴的卷径Dn。
本发明的进一步技术方案是：所述步骤S32中，所述平均卷径
Figure BDA0002465649900000043
需要通过滤波处理后，再用于计算卷径Dn。
本发明的进一步技术方案是：所述滤波处理可采用一阶滤波算法或移位均值滤波算法。
本发明的有益效果是：本发明提出基于参考距离计算卷径，其不但提高了计算的精度和稳定性，而且减少了用户参数的设定，无需设置材料厚度，初始卷径等相关参数，降低了人工成本，维护成本和设备成本。更重要的是，本算法适合各种材料，多种设备，不受材料形变，材料复合，张力大小的影响。且可以实时计算，实时纠正因材料变形，张力大小改变卷松紧度导致的卷径变化。
附图说明
图1是本发明的主流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“底面”和“顶面”、“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1示出了本发明提供的一种复卷机卷径的计算方法，所述方法包括以下步骤：
S1：系统通过传感器获取复卷机的圈数N；
S2：利用圈数N得到圈数偏差值δN，根据当前轴的卷径、机械传动比参数K及圈数偏差值δN计算单位时间内的偏移长度Li，并将Li叠加到系统长度偏移Ls；
S3：各轴根据系统长度偏移Ls计算自身的单位时间内的长度差δLS，计算出各轴的卷径Dn。
优先地，所述步骤S2包括以下步骤：
S21：通过当前轴的卷径计算当前轴的周长；
S22：利用当前轴的周长与单位时间内的圈数N算出单位时间内的偏移长度Li；
S23：将偏移长度Li与系统初始长度L0相加得出系统长度偏移Ls。
优先地，所述步骤S22中，所述偏移长度L0需进行滤波处理后才叠加到所述系统长度偏移Li中。
优先地，在所述步骤S23中单位时间内的偏移长度Li通过圈数偏差值δN计算获得。
优先地，在所述步骤S2中所述单位时间内的偏移长度Li可以通过外部传感器获得。
优先地，所述步骤S3包括以下步骤：
S31：各轴根据单位时间内的系统长度Ls的长度偏移差δLs计算单位时间内复卷机的平均卷径
Figure BDA0002465649900000061
S32：利用平均卷径
Figure BDA0002465649900000062
计算出各轴的卷径Dn。
优先地，所述步骤S32中，所述平均卷径
Figure BDA0002465649900000063
需要通过滤波处理后，再用于计算卷径Dn。
优先地，所述滤波处理可采用一阶滤波算法或移位均值滤波算法。
本发明提供了一种复卷机卷径的计算方法，本方法不需要获取材料的厚度或者复卷机的线速度信息，通过复卷机系统的系统长度计算各轴的卷径值。所以在本发明提供的计算方法中，最主要的是获得系统长度值，并利用系统长度值去计算各轴的卷径值。
本方法通过设置在复卷机上的传感器，获取复卷机的圈数N的实时信息。要计算其他轴的卷径Dn时，先选取主轴并获取当前主轴单位时间内起始时间的圈数和当前时间的圈数，则此时复卷机的圈数偏差值δN等于当前时间的圈数减去起始时间的圈数，接着，先计算单位时间内的偏移长度Li，
Figure BDA0002465649900000064
其中周长C(n)由选取的主轴计算而得。得到偏移长度Li后，与系统初始长度L0相加便可以计算系统长度偏移
Figure BDA0002465649900000071
即系统长度偏移
Figure BDA0002465649900000072
其他轴都依据此系统长度为准，将系统长度运用到其他轴的计算中。各轴根据自身的单位时间内得系统长度偏移Ls计算长度偏移差δLs＝Lst-Lst-1，推导得δLs＝PI*(Dt+Dt+1+...+Dt+δN)，则平均卷径
Figure BDA0002465649900000073
因此各轴的卷径
Figure BDA0002465649900000074
通过主轴计算出系统的长度偏移值，并作为系统的偏移值算出各轴的卷径值，即消除了材料带来的影响也简化了计算过程。将计算得出的各轴在单位时间内的卷径值制作成集合g(δNn,L)，方便系统实时查询、监控并实时对机器进行调整。
其中，机械传动比参数K是一个机械参数，在运算中做比例系数，上述推导基于默认K＝1的条件下，同样的，在将L0及Li叠加至Ls时及利用平均卷径
Figure BDA0002465649900000075
计算各轴的卷径Dn均时，数值需要经过滤波处理，因为圈数信息因实时性等问题会存在波动。在实时性要求较高的情况下，加入滤波处理可以减少长度的计算误差。所述滤波处理可采用一阶滤波算法或移位均值滤波算法。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种复卷机卷径的计算方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：系统通过传感器获取复卷机的圈数N；
S2：利用圈数N得到圈数偏差值δN，根据当前轴的卷径、机械传动比参数K及圈数偏差值δN计算单位时间内的偏移长度Li，并将Li叠加到系统长度偏移Ls；
S3：各轴根据系统长度偏移Ls计算自身的单位时间内的长度差δLS，计算出各轴的卷径Dn。
2.根据权利要求1所述的一种复卷机卷径的计算方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤：
S21：通过当前轴的卷径计算当前轴的周长；
S22：利用当前轴的周长与单位时间内的圈数N算出单位时间内的偏移长度Li；
S23：将偏移长度Li与系统初始长度L0相加得出系统长度偏移Ls。
3.根据权利要求2所述的一种复卷机卷径的计算方法，其特征在于，所述步骤S22中，所述偏移长度Li需进行滤波处理后才叠加到所述系统长度偏移Ls中。
4.根据权利要求3所述的一种复卷机卷径的计算方法，其特征在于，在所述步骤S23中单位时间内的偏移长度Li通过圈数偏差值δN计算获得。
5.根据权利要求4所述的一种复卷机卷径的计算方法，其特征在于，在所述步骤S2中所述单位时间内的偏移长度Li可以通过外部传感器获得。
6.根据权利要求5所述的一种复卷机卷径的计算方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：
S31：各轴根据单位时间内的系统长度Ls的长度偏移差δLs计算单位时间内复卷机的平均卷径
Figure FDA0002465649890000021
S32：利用平均卷径
Figure FDA0002465649890000022
计算出各轴的卷径Dn。
7.根据权利要求6所述的一种复卷机卷径的计算方法，其特征在于，所述步骤S32中，所述平均卷径
Figure FDA0002465649890000023
需要通过滤波处理后，再用于计算卷径Dn。
8.根据权利要求7所述的一种复卷机卷径的计算方法，其特征在于，所述滤波处理可采用一阶滤波算法或移位均值滤波算法。
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