CN115180810B - 玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法 - Google Patents
玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法 Download PDFInfo
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Abstract
玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法，用于对玻璃双向往复运动的轨迹曲线预先进行控制。对于纵向上的正向运动会预先对终点进行预测调整，保证正向运动的终点不位于横向的边界，减少正向和反向运动轨迹的重合点。对于纵向上的反向运动会对本次反向运动和下次正向运动同时进行预测，通过记录每次正向和反向运动的轨迹曲线与取样侧的交点纵坐标形成链表，再将下次正向运动的预测轨迹与取样侧的交点纵坐标与链表的数值进行对比，就可以提前预测到下次正向运动的轨迹曲线是否会与之前的运动轨迹发生重合，当会发生重合时就主动调整反向运动的终点、即下次正向运动的起点，从而避免轨迹曲线重合的情况，保证玻璃的匀速冷却、避免风斑出现。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃冷却设备的控制方法领域，尤其涉及玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法。
背景技术
冷却风栅是钢化设备的非常重要的组成部分，用于在玻璃出加热炉后对玻璃吹冷却风，通过快速均匀的冷却使玻璃形成均匀的应力，由于冷却风栅的长度有限，因此玻璃通常需要在冷却风栅内做往复运动。由于正对风孔的位置的玻璃风压大，冷却速度快，造成玻璃应力不均，容易在玻璃表面形成平行于垂直方向的风斑，为了避免这一现象，还会对冷却风栅进行改进，使得玻璃在冷却风栅内沿垂直方向上往复运动的同时，冷却风栅的承载装置在水平方向和玻璃一起上做往复运动，使得玻璃相对于冷却风栅的吹风装置同时进行双向往复运动，加大了玻璃的吹风面积，使玻璃的表面能够以更加平均的速度冷却，避免出现风斑。但是在玻璃进行双向往复运动的过程中，玻璃的运动轨迹相当于正弦曲线，在某些情况下会出现玻璃两次或多次的运动轨迹相互重合的情况，此时依然会出现玻璃的部分表面被多次吹风冷却，导致玻璃的冷却速度不均而出现风斑的情况。
发明内容
本发明的目的是提供玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法，避免玻璃进行双向往复运动的过程发生运动轨迹重合的问题。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法，所述冷却风栅包括承载装置和吹风装置，吹风装置通过吊挂机构安装于承载装置的上方和下方，用于对承载装置上放置的玻璃吹冷却风，玻璃能够在承载装置上进行匀速往复运动，吊挂机构能够带动吹风装置相对于承载装置进行匀速往复运动，吹风装置的往复运动方向与玻璃在承载装置上的往复运动方向相互垂直；
建立坐标系，以吹风装置的往复运动方向为横向，玻璃在承载装置上的往复运动方向为纵向，将玻璃视为一个同时进行横向和纵向往复运动的点，玻璃从承载装置沿纵向的一端开始运动，以承载装置上玻璃开始运动的一端为起始端，承载装置沿纵向的另一端为末尾端，以玻璃从起始端朝向末尾端的运动方向为正向，从末尾端朝向起始端的运动方向为反向；
当玻璃在一个纵向往复运动周期内开始正向运动前，以末尾端作为正向运动的换向位置，生成正向运动轨迹的预测曲线，得到正向运动的预测终点，并对预测终点在横向上的位置进行判定，当正向运动的预测终点位于横向两侧的换向位置之间的任意位置时，以预测终点作为正向运动的实际终点；当正向运动的预测终点位于横向两侧的换向位置时，将正向运动的换向位置从末尾端向起始端调整，根据缩短后的正向运动距离得到正向运动的实际终点，并保证实际终点位于横向两侧的换向位置之间，然后根据正向运动的实际终点生成正向运动的轨迹曲线，并得出本周期内正向运动所需的时间；
当玻璃在同一个纵向往复运动周期内开始反向运动前，以起始端作为反向运动的换向位置，根据正向运动的实际终点生成反向运动轨迹的预测曲线，得到反向运动的预测终点，并以反向运动的预测终点作为下一个纵向往复运动周期的正向运动的预测起点，生成下一个纵向往复运动周期的正向运动轨迹的预测曲线，根据预测曲线确定本周期内反向运动的实际终点，然后根据反向运动的实际终点生成反向运动的轨迹曲线，并得出本周期内反向运动所需的时间；
重复上述过程，并将玻璃在每个纵向往复运动周期内进行正向运动和反向运动的时间依次累计，当累计时间达到玻璃所需的冷却时间时，停止横向和纵向往复运动并将玻璃从承载装置上送出；
根据预测曲线确定反向运动的实际终点的方法为，将玻璃的每个纵向往复运动周期按时间顺序依次标记为周期1、2、3. . .n，将第n个纵向往复运动周期的正向运动定义为正n，将第n个纵向往复运动周期的反向运动定义为反n，在坐标系内将起始端的纵坐标设为0，将末尾端的纵坐标设为L，将正n的实际起点定义为正Ln，将反n的实际起点定义为反Ln，将反n的预测终点，即正n+1的预测起点定义为预Ln+1；
根据玻璃的横向和纵向运动速度得出玻璃沿横向进行一次往复运动的时间内沿纵向运动的长度，并将该长度定义为S，将从起始端开始沿纵向的长度为S的范围设为取样范围，取样范围沿横向的宽度为玻璃的横向往复运动距离，将取样范围沿横向两侧的其中一侧边沿设为取样侧，将正n的轨迹曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为正Sn，将反n的轨迹曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为反Sn，将根据预Ln+1所生成的正向运动轨迹的预测曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为预Sn+1；
当反n开始前，将已经进行的n次正向运动的轨迹曲线与取样侧的n个交点的纵坐标、以及已经进行的n-1次反向运动的轨迹曲线与取样侧的n-1个交点的纵坐标全部汇集形成一个从小到大排序的链表，链表内包含［正S1、正S2. . .正Sn、反S1、反S2. . .反Sn-1］的全部数值，然后将预Sn+1与链表内的数值依次进行对比，当预Sn+1与链表内的全部数值都不同时，以反n的预测终点，即正n+1的预测起点预Ln+1作为反n的实际终点；
当预Sn+1与链表内的某一数值相同时，对预Sn+1和预Ln+1的数值进行增大调整，并以调整后得到的调Ln+1作为反n的实际终点，从而避免第n+1个纵向往复运动周期的轨迹曲线与已经进行的n个纵向往复运动周期的轨迹曲线重合，计算公式为式（1）：
调Ln+1=［S0- 预Sn+1］/4；
S0为链表中的所有大于预Sn+1的数值中的最小值，当预Sn+1大于链表中的全部数值时，S0= S。
优选的，当正向运动的预测终点位于横向两侧的换向位置时，将正向运动距离缩短S/4，然后根据缩短后的正向运动距离得到正向运动的实际终点。
根据上述技术方案，本发明的有益效果是：
本发明能够在玻璃实际运动之前，对玻璃横向和纵向往复运动的轨迹曲线预先进行控制。对于正向运动，本发明会预先对正向运动的终点进行预测调整，当正向运动的预测终点正好位于横向的换向位置时，就主动缩短正向运动的距离，从而使正向运动的终点从横向的换向位置移动至横向的中间位置，以此减少正向和反向运动轨迹的重合点。对于反向运动，本发明会对本次反向运动和下次正向运动同时进行预测，通过在承载装置上设定取样范围并记录每次正向和反向运动的轨迹曲线与取样侧的交点纵坐标，并将已经存在的交点纵坐标汇集形成链表，再将下次正向运动的预测轨迹与取样侧的交点纵坐标与链表内储存的数值进行对比，就可以提前预测到下次正向运动的轨迹曲线是否会与之前的运动轨迹发生重合，当会发生重合时就主动调整本次反向运动的终点、即下次正向运动的起点，从而避免轨迹曲线重合的情况，保证玻璃的匀速冷却避免出现风斑，同时本发明还会自动记录每次正向运动和反向运动所需的时间，当累计的冷却时间达到预定要求时，可以及时将玻璃从冷却风栅中送出。
具体实施方式
玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法，冷却风栅包括承载装置和吹风装置，吹风装置通过吊挂机构安装于承载装置的上方和下方，用于对承载装置上放置的玻璃吹冷却风，玻璃能够在承载装置上进行匀速往复运动，吊挂机构能够带动吹风装置相对于承载装置进行匀速往复运动，吹风装置的往复运动方向与玻璃在承载装置上的往复运动方向相互垂直，因此玻璃相对于吹风装置的运动轨迹为正弦曲线，有可能会发生两次运动的正弦曲线相互重合的情况，因此需要对玻璃的双向复合运动轨迹预先进行控制。
本发明的轨迹控制方法为：建立坐标系，以吹风装置的往复运动方向为横向，玻璃在承载装置上的往复运动方向为纵向，将玻璃视为一个同时进行横向和纵向往复运动的点，玻璃从承载装置沿纵向的一端开始运动，以承载装置上玻璃开始运动的一端为起始端，承载装置沿纵向的另一端为末尾端，以玻璃从起始端朝向末尾端的运动方向为正向，从末尾端朝向起始端的运动方向为反向。
当玻璃在一个纵向往复运动周期内开始正向运动前，以末尾端作为正向运动的换向位置，生成正向运动轨迹的预测曲线，得到正向运动的预测终点，并对预测终点在横向上的位置进行判定，当正向运动的预测终点位于横向两侧的换向位置之间的任意位置时，以预测终点作为正向运动的实际终点。
当正向运动的预测终点位于横向两侧的换向位置时，将正向运动的换向位置从末尾端向起始端调整，比如将正向运动距离缩短S/4，然后根据缩短后的正向运动距离得到正向运动的实际终点，并保证实际终点位于横向两侧的换向位置之间，以此减少正向和反向运动轨迹的重合点。然后根据正向运动的实际终点生成正向运动的轨迹曲线，并得出本周期内正向运动所需的时间。
当玻璃在同一个纵向往复运动周期内开始反向运动前，以起始端作为反向运动的换向位置，根据正向运动的实际终点生成反向运动轨迹的预测曲线，得到反向运动的预测终点，并以反向运动的预测终点作为下一个纵向往复运动周期的正向运动的预测起点，生成下一个纵向往复运动周期的正向运动轨迹的预测曲线，根据预测曲线确定本周期内反向运动的实际终点，然后根据反向运动的实际终点生成反向运动的轨迹曲线，并得出本周期内反向运动所需的时间。
重复上述过程，并将玻璃在每个纵向往复运动周期内进行正向运动和反向运动的时间依次累计，当累计时间达到玻璃所需的冷却时间时，停止横向和纵向往复运动并将玻璃从承载装置上送出。
根据预测曲线确定反向运动的实际终点的方法为，将玻璃的每个纵向往复运动周期按时间顺序依次标记为周期1、2、3. . .n，将第n个纵向往复运动周期的正向运动定义为正n，将第n个纵向往复运动周期的反向运动定义为反n，在坐标系内将起始端的纵坐标设为0，将末尾端的纵坐标设为L，将正n的实际起点定义为正Ln，将反n的实际起点定义为反Ln，将反n的预测终点，即正n+1的预测起点定义为预Ln+1。
根据玻璃的横向和纵向运动速度得出玻璃沿横向进行一次往复运动的时间内沿纵向运动的长度，并将该长度定义为S，将从起始端开始沿纵向的长度为S的范围设为取样范围，取样范围沿横向的宽度为玻璃的横向往复运动距离，将取样范围沿横向两侧的其中一侧边沿设为取样侧，将正n的轨迹曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为正Sn，将反n的轨迹曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为反Sn，将根据预Ln+1所生成的正向运动轨迹的预测曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为预Sn+1。
当反n即第n个纵向往复运动周期的反向运动开始前，将已经进行的n次正向运动的轨迹曲线与取样侧的n个交点的纵坐标、以及已经进行的n-1次反向运动的轨迹曲线与取样侧的n-1个交点的纵坐标全部汇集形成一个从小到大排序的链表，链表内包含［正S1、正S2. . .正Sn、反S1、反S2. . .反Sn-1］的全部数值，然后将预Sn+1与链表内的数值依次进行对比，即可提前预测到下次正向运动的轨迹曲线是否会与之前的运动轨迹发生重合。
当预Sn+1与链表内的全部数值都不同时，说明下次正向运动的预测曲线不会与之前的运动轨迹发生重合，此时即可以反n的预测终点，即正n+1的预测起点预Ln+1作为反n的实际终点。
当预Sn+1与链表内的某一数值相同时，说明下次正向运动的预测曲线会与之前的运动轨迹发生重合，此时对预Sn+1和预Ln+1的数值进行增大调整，并以调整后得到的调Ln+1作为反n的实际终点，从而避免第n+1个纵向往复运动周期的轨迹曲线与已经进行的n个纵向往复运动周期的轨迹曲线重合。
计算公式为式（1）：调Ln+1=［S0- 预Sn+1］/4。
S0为链表中的所有大于预Sn+1的数值中的最小值，当预Sn+1大于链表中的全部数值时，S0=S。
式（1）由式（2）和式（3）合并而来，式（2）为对预Sn+1进行增大调整的公式，具体为：
调Sn+1=［预Sn+1+ S0］/2。
式（3）为对预Ln+1进行增大调整的公式，具体为：
调Ln+1=［调Sn+1- 预Sn+1］/2。
式（2）和式（3）两者合并可知：
调Ln+1=［预Sn+1/2 + S0/2 - 预Sn+1］/2，
即可优化得到式（1）：调Ln+1=［S0- 预Sn+1］/4。
玻璃在后续进行反向运动时，就不会运动至起始端，而会在调Ln+1的位置提前进行纵向的换向，相当于主动调整了本次反向运动的终点、即下次正向运动的起点，从而改变下一个纵向往复运动周期的运动轨迹，避免轨迹曲线重合的情况，保证玻璃的匀速冷却避免出现风斑。
Claims (2)
1.玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法，所述冷却风栅包括承载装置和吹风装置，吹风装置通过吊挂机构安装于承载装置的上方和下方，用于对承载装置上放置的玻璃吹冷却风，玻璃能够在承载装置上进行匀速往复运动，吊挂机构能够带动吹风装置相对于承载装置进行匀速往复运动，吹风装置的往复运动方向与玻璃在承载装置上的往复运动方向相互垂直，其特征在于：
建立坐标系，以吹风装置的往复运动方向为横向，玻璃在承载装置上的往复运动方向为纵向，将玻璃视为一个同时进行横向和纵向往复运动的点，玻璃从承载装置沿纵向的一端开始运动，以承载装置上玻璃开始运动的一端为起始端，承载装置沿纵向的另一端为末尾端，以玻璃从起始端朝向末尾端的运动方向为正向，从末尾端朝向起始端的运动方向为反向；
当玻璃在一个纵向往复运动周期内开始正向运动前，以末尾端作为正向运动的换向位置，生成正向运动轨迹的预测曲线，得到正向运动的预测终点，并对预测终点在横向上的位置进行判定，当正向运动的预测终点位于横向两侧的换向位置之间的任意位置时，以预测终点作为正向运动的实际终点；当正向运动的预测终点位于横向两侧的换向位置时，将正向运动的换向位置从末尾端向起始端调整，根据缩短后的正向运动距离得到正向运动的实际终点，并保证实际终点位于横向两侧的换向位置之间，然后根据正向运动的实际终点生成正向运动的轨迹曲线，并得出本周期内正向运动所需的时间；
当玻璃在同一个纵向往复运动周期内开始反向运动前，以起始端作为反向运动的换向位置，根据正向运动的实际终点生成反向运动轨迹的预测曲线，得到反向运动的预测终点，并以反向运动的预测终点作为下一个纵向往复运动周期的正向运动的预测起点，生成下一个纵向往复运动周期的正向运动轨迹的预测曲线，根据预测曲线确定本周期内反向运动的实际终点，然后根据反向运动的实际终点生成反向运动的轨迹曲线，并得出本周期内反向运动所需的时间；
重复上述过程，并将玻璃在每个纵向往复运动周期内进行正向运动和反向运动的时间依次累计，当累计时间达到玻璃所需的冷却时间时，停止横向和纵向往复运动并将玻璃从承载装置上送出；
根据预测曲线确定反向运动的实际终点的方法为，将玻璃的每个纵向往复运动周期按时间顺序依次标记为周期1、2、3. . .n，将第n个纵向往复运动周期的正向运动定义为正n，将第n个纵向往复运动周期的反向运动定义为反n，在坐标系内将起始端的纵坐标设为0，将末尾端的纵坐标设为L，将正n的实际起点定义为正Ln，将反n的实际起点定义为反Ln，将反n的预测终点，即正n+1的预测起点定义为预Ln+1；
根据玻璃的横向和纵向运动速度得出玻璃沿横向进行一次往复运动的时间内沿纵向运动的长度，并将该长度定义为S，将从起始端开始沿纵向的长度为S的范围设为取样范围，取样范围沿横向的宽度为玻璃的横向往复运动距离，将取样范围沿横向两侧的其中一侧边沿设为取样侧，将正n的轨迹曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为正Sn，将反n的轨迹曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为反Sn，将根据预Ln+1所生成的正向运动轨迹的预测曲线与取样侧的交点的纵坐标定义为预Sn+1；
当反n开始前，将已经进行的n次正向运动的轨迹曲线与取样侧的n个交点的纵坐标、以及已经进行的n-1次反向运动的轨迹曲线与取样侧的n-1个交点的纵坐标全部汇集形成一个从小到大排序的链表，链表内包含［正S1、正S2. . .正Sn、反S1、反S2. . .反Sn-1］的全部数值，然后将预Sn+1与链表内的数值依次进行对比，当预Sn+1与链表内的全部数值都不同时，以反n的预测终点，即正n+1的预测起点预Ln+1作为反n的实际终点；
当预Sn+1与链表内的某一数值相同时，对预Sn+1和预Ln+1的数值进行增大调整，并以调整后得到的调Ln+1作为反n的实际终点，从而避免第n+1个纵向往复运动周期的轨迹曲线与已经进行的n个纵向往复运动周期的轨迹曲线重合，计算公式为式（1）：
调Ln+1=［S0 - 预Sn+1］/4；
S0为链表中的所有大于预Sn+1的数值中的最小值，当预Sn+1大于链表中的全部数值时，S0 = S。
2.根据权利要求1所述的玻璃在冷却风栅中进行双向复合运动的轨迹控制方法，其特征在于：当正向运动的预测终点位于横向两侧的换向位置时，将正向运动距离缩短S/4，然后根据缩短后的正向运动距离得到正向运动的实际终点。
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