基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法与流程

1.本发明涉及薄膜卷径测量领域，特别涉及一种基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法。

背景技术：

2.收放卷设备，包括薄膜印刷、复卷、复合、分切、制袋等一系列设备产品，设备的加工生产效率、精度，关键在于薄膜的张力和速度的稳定控制，而张力和速度的稳定关键取决于卷径的正确性。然而，现有的卷径计算方法因涉及的不确定因素较多，例如薄膜厚度测算误差、甚至不均匀，运行线速度抖动等，测算结果误差较大，难以满足高速、超高速运行状态下的应用。

技术实现要素：

3.本发明的目的在于，提供一种基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法。本发明具有卷径计算准确和稳定的特点，更加适用于张力的稳定控制。

4.本发明的技术方案：基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法，其特征在于，按下述步骤进行：s1：设置目标材料参数；s2：设定控制系统运行周期t；s3：启动张力闭环控制系统，使薄膜在静止状态下保持较稳定的张力；s4：基于当前张力和预设卷径、厚度，给定状态矩阵初始值；s5：启动运行，获取薄膜的线速度和辊轴的转速；s6：通过kalman滤波器进行卷径计算。

5.前述的基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法中，所述kalman滤波器的计算方法为：ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ

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(5)其中：；；；；；；；；e是材料弹性模量；h是材料厚度；l是材料宽度；t是系统周期；是k时刻的辊轴转速；v是k时刻的薄膜线速度；、、、、、是滤波系数。

6.前述的基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法中，所述的s1的参数包括弹性模量e、厚度h和宽度l。

7.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过张力与卷径的本质关系，再利用最优化自回归数据处理算法精准计算薄膜卷径。最终收放卷控制系统可以依据正确的卷径，给出精准的速度或转矩指令，加上简单的张力闭环控制，即可实现张力稳定的高速收放卷控制。本发明具有卷径计算准确和稳定的特点，更加适用于张力的稳定控制。

8.应用本发明的计算方法，当系统运行30多秒后，膜厚收敛到误差2 以内；经过一分多钟，膜厚可收敛至0.5 范围内。

附图说明

9.图1是分切机收放卷结构示意图；图2是卷径计算结果与激光测距仪测量值滤波前比较示意图；图3是滤波前第一比较细节示意图；图4是滤波前第二比较细节示意图；图5是滤波前第三比较细节示意图；图6是卷径计算结果与激光测距仪测量值滤波后比较示意图；图7是滤波后第一比较细节示意图；图8是滤波后第一比较细节示意图；图9是滤波后第三比较细节示意图；图10是薄膜厚度计算结果示意图。

具体实施方式

10.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

11.实施例：基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法，按下述步骤进行：s1：设置目标材料参数；所述的s1的参数包括弹性模量e、厚度h和宽度l；s2：设定控制系统运行周期t；s3：启动张力闭环控制系统，使薄膜在静止状态下保持较稳定的张力；

s4：基于当前张力和预设卷径、厚度，给定状态矩阵初始值；s5：启动运行，获取薄膜的线速度和辊轴的转速；s6：通过kalman滤波器进行卷径计算；所述kalman滤波器的计算方法为：ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ

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(5)其中：；；；；；；；；e是材料弹性模量；h是材料厚度；l是材料宽度；t是系统周期；是k时刻的辊轴转速；v是k时刻的薄膜线速度；、、、、、是滤波系数。

12.本发明可通过多次迭代运算，就能快速计算出准确的卷径值，并且薄膜厚度h也能慢慢收敛，最终能得到接近实际的膜厚。

13.实施例1：基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法，其特征在于，按下述步骤进行：1）高速分切机系统，放卷卷径计算的应用，设备结构如图1所示；2) 在放卷侧安装激光测距仪（误差范围±1mm），以验证本发明的卷径计算方法的正确性；3）设定薄膜弹性模量1070，宽度1.2 m，厚度56 ；4）系统运行周期10 ms；5）启动张力控制系统，待张力稳定后读取张力值，及预置卷径100 mm，得到初始状态矩阵；6）设置滤波参数、、、、.0001、；7）运行后获取薄膜线速度和辊轴转速，并导入计算；8）改变运行速度，以获取不同运行条件下的计算结果，如图2和图6所示；

9）通过本发明的卷径计算方法得出放卷侧卷径与激光测距仪测量结果比较，相差在0.7mm范围内，如图2~5所示；10）因激光测距仪本身存在较大误差，而且经过模拟电压信号反馈有时滞，对采集数据进行fir滤波；激光测距仪测量值滤波后的值与通过本发明的卷径计算方法得出放卷侧卷径比较，相差在0.5mm范围内，如图6~9所示；11）通过细节示意图3~5，以及图7~9可见，本发明的卷径计算结果更加平滑，并不失真，更适用于张力的稳定控制；12）如图10所示，系统运行30多秒后，膜厚收敛到误差2 以内；经过一分多钟，膜厚可收敛至0.5 范围内；实施例不应视为对本发明的限制，任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

技术特征：

1.基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法，其特征在于，按下述步骤进行：s1：设置目标材料参数；s2：设定控制系统运行周期t；s3：启动张力闭环控制系统，使薄膜在静止状态下保持较稳定的张力；s4：基于当前张力和预设卷径、厚度，给定状态矩阵初始值；s5：启动运行，获取薄膜的线速度和辊轴的转速；s6：通过kalman滤波器进行卷径计算。2.根据权利要求1所述的基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法，其特征在于，所述kalman滤波器的计算方法为：ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ

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(5)其中：；；；；；；；；e是材料弹性模量；h是材料厚度；l是材料宽度；t是系统周期；是k时刻的辊轴转速；v是k时刻的薄膜线速度；、、、、、是滤波系数。3.根据权利要求1所述的基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法，其特征在于，所述的s1的参数包括弹性模量e、厚度h和宽度l。

技术总结

本发明公开了一种基于实时张力的高速收放卷设备的薄膜卷径计算方法，按下述步骤进行：S1：设置目标材料参数；S2：设定控制系统运行周期t；S3：启动张力闭环控制系统，使薄膜在静止状态下保持较稳定的张力；S4：基于当前张力和预设卷径、厚度，给定状态矩阵初始值；S5：启动运行，获取薄膜的线速度和辊轴的转速；S6：通过Kalman滤波器进行卷径计算。本发明具有卷径计算准确和稳定的特点，更加适用于张力的稳定控制。更加适用于张力的稳定控制。更加适用于张力的稳定控制。

技术研发人员：朱刚 周宽忠 霍晓娜 虞文泽 孙浩然 李涵禧

受保护的技术使用者：宁波固高智能科技有限公司

技术研发日：2021.10.12

技术公布日：2021/12/30