1.本發明涉及薄膜卷徑測量領域，特別涉及一種基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法。

背景技術：

2.收放卷設備，包括薄膜印刷、復卷、復合、分切、制袋等一系列設備產品，設備的加工生產效率、精度，關鍵在于薄膜的張力和速度的穩定控制，而張力和速度的穩定關鍵取決于卷徑的正確性。然而，現有的卷徑計算方法因涉及的不確定因素較多，例如薄膜厚度測算誤差、甚至不均勻，運行線速度抖動等，測算結果誤差較大，難以滿足高速、超高速運行狀態下的應用。

技術實現要素：

3.本發明的目的在于，提供一種基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法。本發明具有卷徑計算準確和穩定的特點，更加適用于張力的穩定控制。

4.本發明的技術方案：基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法，其特征在于，按下述步驟進行：s1：設置目標材料參數；s2：設定控制系統運行周期t；s3：啟動張力閉環控制系統，使薄膜在靜止狀態下保持較穩定的張力；s4：基于當前張力和預設卷徑、厚度，給定狀態矩陣初始值；s5：啟動運行，獲取薄膜的線速度和輥軸的轉速；s6：通過kalman濾波器進行卷徑計算。

5.前述的基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法中，所述kalman濾波器的計算方法為：????????????

(1)???????????

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(5)其中：；；；；；；；；e是材料彈性模量；h是材料厚度；l是材料寬度；t是系統周期；是k時刻的輥軸轉速；v是k時刻的薄膜線速度；、、、、、是濾波系數。

6.前述的基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法中，所述的s1的參數包括彈性模量e、厚度h和寬度l。

7.與現有技術相比，本發明具有以下有益效果：本發明通過張力與卷徑的本質關系，再利用最優化自回歸數據處理算法精準計算薄膜卷徑。最終收放卷控制系統可以依據正確的卷徑，給出精準的速度或轉矩指令，加上簡單的張力閉環控制，即可實現張力穩定的高速收放卷控制。本發明具有卷徑計算準確和穩定的特點，更加適用于張力的穩定控制。

8.應用本發明的計算方法，當系統運行30多秒后，膜厚收斂到誤差2 以內；經過一分多鐘，膜厚可收斂至0.5 范圍內。

附圖說明

9.圖1是分切機收放卷結構示意圖；圖2是卷徑計算結果與激光測距儀測量值濾波前比較示意圖；圖3是濾波前第一比較細節示意圖；圖4是濾波前第二比較細節示意圖；圖5是濾波前第三比較細節示意圖；圖6是卷徑計算結果與激光測距儀測量值濾波后比較示意圖；圖7是濾波后第一比較細節示意圖；圖8是濾波后第一比較細節示意圖；圖9是濾波后第三比較細節示意圖；圖10是薄膜厚度計算結果示意圖。

具體實施方式

10.下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明，但并不作為對本發明限制的依據。

11.實施例：基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法，按下述步驟進行：s1：設置目標材料參數；所述的s1的參數包括彈性模量e、厚度h和寬度l；s2：設定控制系統運行周期t；s3：啟動張力閉環控制系統，使薄膜在靜止狀態下保持較穩定的張力；

s4：基于當前張力和預設卷徑、厚度，給定狀態矩陣初始值；s5：啟動運行，獲取薄膜的線速度和輥軸的轉速；s6：通過kalman濾波器進行卷徑計算；所述kalman濾波器的計算方法為：????????????

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(2)???????????????

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(5)其中：；；；；；；；；e是材料彈性模量；h是材料厚度；l是材料寬度；t是系統周期；是k時刻的輥軸轉速；v是k時刻的薄膜線速度；、、、、、是濾波系數。

12.本發明可通過多次迭代運算，就能快速計算出準確的卷徑值，并且薄膜厚度h也能慢慢收斂，最終能得到接近實際的膜厚。

13.實施例1：基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法，其特征在于，按下述步驟進行：1）高速分切機系統，放卷卷徑計算的應用，設備結構如圖1所示；2) 在放卷側安裝激光測距儀（誤差范圍±1mm），以驗證本發明的卷徑計算方法的正確性；3）設定薄膜彈性模量1070，寬度1.2 m，厚度56 ；4）系統運行周期10 ms；5）啟動張力控制系統，待張力穩定后讀取張力值，及預置卷徑100 mm，得到初始狀態矩陣；6）設置濾波參數、、、、.0001、；7）運行后獲取薄膜線速度和輥軸轉速，并導入計算；8）改變運行速度，以獲取不同運行條件下的計算結果，如圖2和圖6所示；

9）通過本發明的卷徑計算方法得出放卷側卷徑與激光測距儀測量結果比較，相差在0.7mm范圍內，如圖2~5所示；10）因激光測距儀本身存在較大誤差，而且經過模擬電壓信號反饋有時滯，對采集數據進行fir濾波；激光測距儀測量值濾波后的值與通過本發明的卷徑計算方法得出放卷側卷徑比較，相差在0.5mm范圍內，如圖6~9所示；11）通過細節示意圖3~5，以及圖7~9可見，本發明的卷徑計算結果更加平滑，并不失真，更適用于張力的穩定控制；12）如圖10所示，系統運行30多秒后，膜厚收斂到誤差2 以內；經過一分多鐘，膜厚可收斂至0.5 范圍內；實施例不應視為對本發明的限制，任何基于本發明的精神所作的改進，都應在本發明的保護范圍之內。

技術特征：

1.基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法，其特征在于，按下述步驟進行：s1：設置目標材料參數；s2：設定控制系統運行周期t；s3：啟動張力閉環控制系統，使薄膜在靜止狀態下保持較穩定的張力；s4：基于當前張力和預設卷徑、厚度，給定狀態矩陣初始值；s5：啟動運行，獲取薄膜的線速度和輥軸的轉速；s6：通過kalman濾波器進行卷徑計算。2.根據權利要求1所述的基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法，其特征在于，所述kalman濾波器的計算方法為：??????????

(1)??????

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(5)其中：；；；；；；；；e是材料彈性模量；h是材料厚度；l是材料寬度；t是系統周期；是k時刻的輥軸轉速；v是k時刻的薄膜線速度；、、、、、是濾波系數。3.根據權利要求1所述的基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法，其特征在于，所述的s1的參數包括彈性模量e、厚度h和寬度l。

技術總結

本發明公開了一種基于實時張力的高速收放卷設備的薄膜卷徑計算方法，按下述步驟進行：S1：設置目標材料參數；S2：設定控制系統運行周期t；S3：啟動張力閉環控制系統，使薄膜在靜止狀態下保持較穩定的張力；S4：基于當前張力和預設卷徑、厚度，給定狀態矩陣初始值；S5：啟動運行，獲取薄膜的線速度和輥軸的轉速；S6：通過Kalman濾波器進行卷徑計算。本發明具有卷徑計算準確和穩定的特點，更加適用于張力的穩定控制。更加適用于張力的穩定控制。更加適用于張力的穩定控制。

技術研發人員：朱剛 周寬忠 霍曉娜 虞文澤 孫浩然 李涵禧

受保護的技術使用者：寧波固高智能科技有限公司

技術研發日：2021.10.12

技術公布日：2021/12/30