CN116620928A - 卷径的获取方法、获取装置以及卷绕机 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种卷径的获取方法，包括以下步骤：通过编码器每间隔一个采集周期获取收放辊转动的瞬时转速值和牵引辊转动的瞬时转速值，结合已知的牵引辊的直径计算得到瞬时卷径值并保存；通过编码器在一个卷径更新周期内获取收放辊转动的圈数和牵引辊转动的圈数，结合已知的牵引辊的直径计算得到一个第一预测卷径值；根据保存的瞬时卷径值和第一预测卷径值，确定卷绕机在当前时刻的实时卷径值。本发明提供的卷径的获取方法，能够通过实时计算获取更接近真实的卷径数值。本发明还提供了涉及上述卷径的获取方法的卷径的获取装置以及卷绕机。
Description
技术领域
本发明涉及卷绕机技术领域，尤其涉及一种卷径的获取方法、获取装置以及卷绕机。
背景技术
随着科技的发展，卷绕机被广泛应用于胶管线、锦纶、涤纶帘子线、聚酯线绳、高科技纤维、涂层纱线、人造草丝、涂层玻璃纤维、锂离子电池等的生产，提高了行业的生产力。卷绕机中的电机的转动带动收放辊转动，对与收放辊连接的走带进行收卷或放卷。对于卷绕机来说，卷径计算扮演着相当重要的角色。卷径计算的精准度、快速性以及抗干扰性很大程度上影响了材料卷曲的平整度、材料张力的一致性等关键指标。目前通常采用两种方法计算卷径，方法一为采用例如激光测距传感器等测量设备直接测量卷径，测量设备的安装和校准工作过于繁杂；方法二为给定未运行的初始卷径后再进行圈数的累加得到当前的卷径值，在进行卷曲的过程中，材料的厚度并不是保持均匀一致，实际卷径与计算卷径间存在误差。
发明内容
本发明的目的是提供一种卷径的获取方法，能够通过实时计算获取更接近真实的卷径数值。
本发明的又一目的是提供一种卷径的获取装置，能够通过实时计算获取更接近真实的卷径数值。
本发明的再一目的是提供一种卷绕机，能够通过实时计算获取更接近真实的卷径数值。
本发明提供一种卷径的获取方法，包括以下步骤：
通过编码器每间隔一个采集周期获取收放辊转动的瞬时转速值和牵引辊转动的瞬时转速值，结合已知的牵引辊的直径计算得到瞬时卷径值并保存；
通过编码器在一个卷径更新周期内获取收放辊转动的圈数和牵引辊转动的圈数，结合已知的牵引辊的直径计算得到一个第一预测卷径值；以及
根据保存的瞬时卷径值和第一预测卷径值，确定卷绕机在当前时刻的实时卷径值。
本发明提供的卷径的获取方法，通过编码器每间隔一个采集周期获取收放辊转动的瞬时转速值和牵引辊转动的瞬时转速值，基于材料瞬时速度相等，计算得到瞬时卷径值。通过编码器在一个卷径更新周期内获取收放辊转动的圈数和牵引辊转动的圈数，基于材料的长度相等，计算得到第一预测卷径值。结合瞬时卷径值和第一预测卷径值得到实时卷径值，减小了材料厚度不一致所带来的卷径值计算的误差，使获取的卷径值更接近真实的卷径值。
在卷径的获取方法的一种示意性实施方式中，通过编码器每间隔一个采集周期获取收放辊转动的瞬时转速值和牵引辊转动的瞬时转速值，结合已知的牵引辊的直径计算得到瞬时卷径值并保存，包括：
每间隔采集周期通过收放辊上的编码器获取收放辊转动的瞬时转速值；
每间隔采集周期通过牵引辊上的编码器获取牵引辊转动的瞬时转速值；以及
利用速度关系公式计算得到瞬时卷径值；
速度关系公式为：dt＝d*n1/n2；
其中，dt为瞬时卷径值，d为牵引辊的直径，n1为牵引辊转动的瞬时转速值，n2为收放辊转动的瞬时转速值。
在卷径的获取方法的一种示意性实施方式中，通过编码器在一个卷径更新周期内获取收放辊转动的圈数和牵引辊转动的圈数，结合已知的牵引辊的直径计算得到一个第一预测卷径值，包括：
通过收放辊上的编码器和牵引辊上的编码器记录收放辊和牵引辊的转动位置；
经过卷径更新周期后再次通过收放辊上的编码器和牵引辊上的编码器记录收放辊和牵引辊的转动位置；
通过前后两次记录的收放辊和牵引辊的转动位置分别计算收放辊转动的圈数和牵引辊转动的圈数；以及
通过直径关系公式计算得到第一预测卷径值；
直径关系公式为：d1＝d*W1/W2；
其中，d1为第一预测卷径值，d为牵引辊的直径，W1为牵引辊转动的圈数，W2为收放辊转动的圈数。
在卷径的获取方法的一种示意性实施方式中，根据保存的瞬时卷径值和第一预测卷径值，确定卷绕机在当前时刻的实时卷径值，包括：
选取最新的预设数量的瞬时卷径值计算平均值得到一个第二预测卷径值；以及
根据第一预测卷径值与第二预测卷径值及预设的卷径权值，确定实时卷径值；
实时卷径值为：D＝K*d1+(1-K)*d2。
其中，D为实时卷径值，K为卷径权值，d1为第一预测卷径值，d2为第二预测卷径值。
在卷径的获取方法的一种示意性实施方式中，选取最新的预设数量的瞬时卷径值计算平均值得到一个第二预测卷径值，包括：
选取最新的预设数量的瞬时卷径值；
剔除最大的瞬时卷径值和最小的瞬时卷径值；以及
将剩余的瞬时卷径值计算平均值得到第二预测卷径值。
在卷径的获取方法的一种示意性实施方式中，卷径的获取方法还包括：计算卷径更新周期。
在卷径的获取方法的一种示意性实施方式中，通过下列公式计算卷径更新周期：T＝π*Dt-1/(π*d*n1)；
其中，T为卷径更新周期，Dt-1为前一次获取的实时卷径值，d为牵引辊的直径，n1为牵引辊转动的瞬时转速值。
在卷径的获取方法的一种示意性实施方式中，实时卷径值通过一个处理器自动计算，通过下列公式计算卷径更新周期：
T＝f[(π*Dt-1)/(π*d*n1*t)]*t；
其中，T为卷径更新周期，Dt-1为前一次获取的实时卷径值，d为牵引辊的直径，n1为牵引辊转动的瞬时转速值，t为处理器的计算周期，f(X)表示向下取整数。
本发明还提供一种卷径的获取装置，包括一个存储器以及一个处理器。存储器用于存储计算机程序。处理器用于执行计算机程序实现上述的卷径的获取方法的步骤。
本发明还提供一种卷绕机，包括一个收放辊、一个牵引辊以及一个上述的卷径的获取装置。收放辊上设置有一个第一编码器。牵引辊上设置有一个第二编码器。处理器信号连接第一编码器和第二编码器。
附图说明
以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。
图1用于说明卷绕机工作原理的结构示意图。
图2为卷径的获取方法的一种示意性实施方式的流程示意图。
图3为卷径的获取方法的部分步骤的具体流程示意图。
图4为卷径的获取方法的部分步骤的具体流程示意图。
图5为卷径的获取方法的部分步骤的具体流程示意图。
图6为卷径的获取方法的另一种示意性实施方式的流程示意图。
图7为卷径的获取装置的一种示意性实施方式的结构示意图。
标号说明
10存储器
20处理器
30收放辊
31第一编码器
40牵引辊
41第二编码器
具体实施方式
为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示结构相同或结构相似但功能相同的部件。
在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。
图1用于说明卷绕机工作原理的结构示意图。参照图1，卷绕机包括一个收放辊30以及一个牵引辊40。卷绕机在运行时，通过电机带动收放辊30和牵引辊40转动以收卷或放卷材料，收放辊30和牵引辊40之间的材料被绷紧使收放辊30和牵引辊40上经过的材料的线速度相等。
图2为卷径的获取方法的一种示意性实施方式的流程示意图。参照图2，卷径的获取方法包括以下步骤：
步骤S10：通过编码器每间隔一个采集周期获取收放辊30转动的瞬时转速值和牵引辊40转动的瞬时转速值，结合已知的牵引辊40的直径计算得到瞬时卷径值并保存。瞬时卷径值能够表现卷径在各时间点的瞬时数值，但由于材料的厚度不均匀，瞬时卷径值在各时间点波动较大，在卷径的变化速度较慢时，若将瞬时卷径值直接用于控制会造成卷绕机运行不稳定。
步骤S20：通过编码器在一个卷径更新周期内获取收放辊30转动的圈数和牵引辊40转动的圈数，结合已知的牵引辊40的直径计算得到一个第一预测卷径值。第一预测卷径值能够表现在卷径更新周期内的平均卷径，在卷径的变化速度较快时，由于材料的厚度不均匀，实际卷径值可能会频繁偏离第一预测卷径值，造成材料的张力不稳定，影响生产。
步骤S30：根据保存的瞬时卷径值和第一预测卷径值，确定卷绕机在当前时刻的实时卷径值。具体的，步骤S30包括：
步骤S31：选取最新的预设数量的瞬时卷径值计算平均值得到一个第二预测卷径值。
图3为卷径的获取方法的部分步骤的具体流程示意图。参照图3，步骤S31具体包括：
步骤S311：选取最新的预设数量的瞬时卷径值。通常选取在卷径更新周期截止之前最新保存的十个瞬时卷径值。
步骤S312：剔除最大的瞬时卷径值和最小的瞬时卷径值。通过滤波降低以降低错误数据的影响。
步骤S313：将剩余的瞬时卷径值计算平均值得到第二预测卷径值。由于瞬时卷径值能够表现卷径在各时间点的瞬时数值，受材料厚度的影响很大，通过平均值计算能够在一定程度上减小材料厚度不均匀所造成的影响。
步骤S32：根据第一预测卷径值与第二预测卷径值及预设的卷径权值，确定实时卷径值。
实时卷径值为：D＝K*d1+(1-K)*d2。
其中，D为实时卷径值，K为卷径权值，d1为第一预测卷径值，d2为第二预测卷径值。卷径权值K为大于0且小于1的数值。卷径权值K的大小根据卷绕机的实际应用场景而定，例如在材料的线速度为500m/min时，对于厚度0至2mm的材料，卷径随时间变化较慢，为了更多地参考第一预测卷径值，可将卷径权值K设置为：1＞K≥0.5。对于厚度2mm以上的材料，卷径随时间变化较快，为了更多地参考第二预测卷径值，可将卷径权值K设置成：0.5＞K＞0。
本发明提供的卷径的获取方法，通过编码器每间隔一个采集周期获取收放辊30转动的瞬时转速值和牵引辊40转动的瞬时转速值，基于材料瞬时速度相等，计算得到瞬时卷径值，并对多个瞬时卷径值径行滤波处理得到一个第二预测卷径值。通过编码器在一个卷径更新周期内获取收放辊30转动的圈数和牵引辊40转动的圈数，基于材料的长度相等，计算得到第一预测卷径值。结合第二预测卷径值和第一预测卷径值得到实时卷径值，减小了材料厚度不一致所带来的卷径值计算的误差，使获取的卷径值更接近真实的卷径值。
图4为卷径的获取方法的部分步骤的具体流程示意图。参照图4，在示意性实施方式中，步骤S10具体包括：
步骤S11：每间隔采集周期通过收放辊30上的第一编码器31获取收放辊30转动的瞬时转速值。
步骤S12：每间隔采集周期通过牵引辊40上的第二编码器41获取牵引辊40转动的瞬时转速值。
步骤S13：利用速度关系公式计算得到瞬时卷径值。
由于通过收放辊30和牵引辊40的材料的瞬时速度相等，在已知牵引辊40的直径的情况下，可以利用收放辊30和牵引辊40转速的比值计算瞬时卷径值，速度关系公式为：
dt＝d*n1/n2。
其中，dt为瞬时卷径值，d为牵引辊40的直径，n1为牵引辊40转动的瞬时转速值，n2为收放辊30转动的瞬时转速值。
图5为卷径的获取方法的部分步骤的具体流程示意图。参照图5，在示意性实施方式中，步骤S20具体包括：
步骤S21：通过收放辊30上的编码器和牵引辊40上的编码器记录收放辊30和牵引辊40的转动位置。具体为记录第一编码器31和第二编码器41的转动位置。
步骤S22：经过卷径更新周期后再次通过收放辊30上的编码器和牵引辊40上的编码器记录收放辊30和牵引辊40的转动位置。具体为记录第一编码器31和第二编码器41的转动位置。
步骤S23：通过前后两次记录的收放辊30和牵引辊40的转动位置分别计算收放辊30转动的圈数和牵引辊40转动的圈数。
步骤S24：通过直径关系公式计算得到第一预测卷径值。
由于在相同的卷径更新周期内通过收放辊30和牵引辊40的材料的长度相等，在已知牵引辊40的直径的情况下，可以利用收放辊30和牵引辊40转动圈数的比值计算第一预测卷径值，直径关系公式为：
d1＝d*W1/W2。
其中，d1为第一预测卷径值，d为牵引辊40的直径，W1为牵引辊40转动的圈数，W2为收放辊30转动的圈数。
图6为卷径的获取方法的另一种示意性实施方式的流程示意图。参照图6，其与图2中的卷径的获取方法相同或相似之处不再赘述，其区别在于还包括：
步骤S40：计算卷径更新周期。具体的，通过下列公式计算卷径更新周期：
T＝π*Dt-1/(π*d*n1)。
其中，T为卷径更新周期，Dt-1为前一次获取的实时卷径值，在初次获取实时卷径值时，D可以直接测量获取，d为牵引辊40的直径，n1为牵引辊40转动的瞬时转速值。
在其他示意性实施方式中，卷径的获取方法借助类似可编程逻辑控制器的处理器自动计算，可编程逻辑控制器的工作原理可以看作固定的周期进行一次计算，此时通过下列公式计算卷径更新周期：
T＝f[(π*Dt-1)/(π*d*n1*t)]*t。
其中，T为卷径更新周期，Dt-1为前一次获取的实时卷径值，d为牵引辊40的直径，n1为牵引辊40转动的瞬时转速值，t为处理器的计算周期，f(X)表示向下取整数函数。借此实现在收放辊30转动一圈的动作完成之前对实时卷径值进行一次计算。
本发明还提供一种卷径的获取装置。图7为卷径的获取装置的一种示意性实施方式的结构示意图。参照图7，卷径的获取装置包括一个存储器10以及一个处理器20。存储器10用于存储计算机程序。处理器20用于执行计算机程序实现上述的卷径的获取方法的步骤。
本发明还提供一种卷绕机。参照图7，卷绕机包括一个收放辊30、一个牵引辊40以及一个上述的卷径的获取装置。收放辊30上设置有一个第一编码器31。牵引辊40上设置有一个第二编码器41。处理器20信号连接第一编码器31和第二编码器41。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.卷径的获取方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过编码器每间隔一个采集周期获取收放辊转动的瞬时转速值和牵引辊转动的瞬时转速值，结合已知的所述牵引辊的直径计算得到一个瞬时卷径值并保存；
通过编码器在一个卷径更新周期内获取所述收放辊转动的圈数和所述牵引辊转动的圈数，结合已知的所述牵引辊的直径计算得到一个第一预测卷径值；以及
根据保存的所述瞬时卷径值和所述第一预测卷径值，确定所述卷绕机在当前时刻的实时卷径值。
2.如权利要求1所述的卷径的获取方法，其特征在于，通过编码器每间隔一个采集周期获取收放辊转动的瞬时转速值和牵引辊转动的瞬时转速值，结合已知的所述牵引辊的直径计算得到瞬时卷径值并保存，包括：
每间隔所述采集周期通过所述收放辊上的编码器获取所述收放辊转动的瞬时转速值；
每间隔所述采集周期通过所述牵引辊上的编码器获取所述牵引辊转动的瞬时转速值；以及
利用速度关系公式计算得到所述瞬时卷径值；
所述速度关系公式为：dt＝d*n1/n2；
其中，dt为所述瞬时卷径值，d为所述牵引辊的直径，n1为所述牵引辊转动的瞬时转速值，n2为所述收放辊转动的瞬时转速值。
3.如权利要求2所述的卷径的获取方法，其特征在于，通过编码器在一个卷径更新周期内获取所述收放辊转动的圈数和所述牵引辊转动的圈数，结合已知的所述牵引辊的直径计算得到一个第一预测卷径值，包括：
通过所述收放辊上的编码器和所述牵引辊上的编码器记录所述收放辊和所述牵引辊的转动位置；
经过所述卷径更新周期后再次通过所述收放辊上的编码器和所述牵引辊上的编码器记录所述收放辊和所述牵引辊的转动位置；
通过前后两次记录的所述收放辊和所述牵引辊的转动位置分别计算所述收放辊转动的圈数和所述牵引辊转动的圈数；以及
通过直径关系公式计算得到所述第一预测卷径值；
所述直径关系公式为：d1＝d*W1/W2；
其中，d1为所述第一预测卷径值，d为所述牵引辊的直径，W1为所述牵引辊转动的圈数，W2为所述收放辊转动的圈数。
4.如权利要求1所述的卷径的获取方法，其特征在于，根据保存的所述瞬时卷径值和所述第一预测卷径值，确定卷绕机在当前时刻的实时卷径值，包括：
选取最新的预设数量的所述瞬时卷径值计算平均值得到一个第二预测卷径值；以及
根据所述第一预测卷径值与所述第二预测卷径值及预设的卷径权值，确定所述实时卷径值；
所述实时卷径值为：D＝K*d1+(1-K)*d2。
其中，D为所述实时卷径值，K为所述卷径权值，d1为所述第一预测卷径值，d2为所述第二预测卷径值。
5.如权利要求4所述的卷径的获取方法，其特征在于，选取最新的预设数量的所述瞬时卷径值计算平均值得到一个第二预测卷径值，包括：
选取最新的预设数量的所述瞬时卷径值；
剔除最大的所述瞬时卷径值和最小的所述瞬时卷径值；以及
将剩余的所述瞬时卷径值计算平均值得到所述第二预测卷径值。
6.如权利要求1所述的卷径的获取方法，其特征在于，所述卷径的获取方法还包括：计算所述卷径更新周期。
7.如权利要求6所述的卷径的获取方法，其特征在于，通过下列公式计算所述卷径更新周期：T＝π*Dt-1/(π*d*n1)；
其中，T为所述卷径更新周期，Dt-1为前一次获取的所述实时卷径值，d为所述牵引辊的直径，n1为所述牵引辊转动的瞬时转速值。
8.如权利要求6所述的卷径的获取方法，其特征在于，所述实时卷径值通过一个处理器自动计算，通过下列公式计算所述卷径更新周期：
T＝f[(π*Dt-1)/(π*d*n1*t)]*t；
其中，T为所述卷径更新周期，Dt-1为前一次获取的所述实时卷径值，d为所述牵引辊的直径，n1为所述牵引辊转动的瞬时转速值，t为所述处理器的计算周期，f(X)表示向下取整数。
9.卷径的获取装置，其特征在于，包括：
一个存储器(10)，其用于存储计算机程序；以及
一个处理器(20)，其用于执行所述计算机程序实现如权利要求1至8中任一项所述的卷径的获取方法的步骤。
10.卷绕机，其特征在于，包括：
一个收放辊(30)，其上设置有一个第一编码器(31)；
一个牵引辊(40)，其上设置有一个第二编码器(41)；以及
一个如权利要求9所述的卷径的获取装置，所述处理器(20)信号连接所述第一编码器(31)和所述第二编码器(41)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |