一种基于机械CAD模型的下引纸复卷机收卷控制方法

摘要

本发明涉及一种基于机械CAD模型的下引纸复卷机收卷控制方法，利用CAD图纸仿真模拟技术，一次获取与实物直径变化全范围的高度接近的仿真数据曲线，根据仿真数据使复卷机系统直接工作在误差可控范围内，修正后最终成品卷的直径误差小于1毫米，压纸辊压力控制变化连续稳定，没有突变，成品纸卷收卷品质稳定。本发明成本低、简单可靠、运算速度快，并且成品卷品质稳定优良。

说明书

技术领域

本发明涉及下引纸复卷机控制技术，特别是涉及一种基于机械CAD模型的下引纸复卷机收卷控制方法。

背景技术

目前，作为在造纸机械领域的主要装备之一的高速复卷机，国内的技术水平与世界先进水平的差距正逐步缩小，下引纸复卷机由于其在高速性能上的技术优势被广泛采用，国内能够自主生产的高速下引纸复卷机可达到最大幅宽为5米，最高车速为2500米/分钟的技术指标。

为了避免下引纸复卷机的前后底辊在高速旋转的工况下引起机械共振，一般将后底辊的直径设计得比前底辊的直径要大一些，这样既避免了高速工况下机械共振现象的产生，同时也利于成品纸卷的下卷操作。但，这样的不对称设计也给成品纸卷直径的测量和计算带来了一定的困难，长期以来一直是依靠测量纸芯顶芯的高度或压纸辊的高度变化来间接近似计算成品纸卷的直径的。

随着复卷机车速的不断提高，造成成品纸卷在单位时间内的直径变化率也大幅提高，成品卷直径的测量计算误差也大幅提高，一般都要达到5-10毫米以上；而更由于前后底辊间的间隙的存在，造成成品纸卷在从直径150毫米到300毫米成卷过程中，会对纸芯顶芯的高度或压纸辊的高度产生一个变化时间极短而变化幅度又很大的突变，这期间造成成品纸卷的实际卷径与用现有方法测量计算的卷径之间存在更大的误差，一般都会超过10毫米以上。

由于在收卷过程中，压纸辊对成品纸卷的压力需要通过其直径的变化来调节，从而控制成品纸卷的松紧程度和收卷端面的整齐程度。而上述测量控制方法造成的误差，会使对成品纸卷的压力控制不连续不均匀，最终造成成品纸卷不是过松就是过紧，收卷端面不齐，甚至不能自然分卷，极大地影响了成品的最终质量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供基于机械CAD模型的下引纸复卷机收卷控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于机械CAD模型的下引纸复卷机收卷控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

A)根据成品纸的纸张厚度的不同及测量控制的精度要求的不同，设置成品纸卷的直径的最大变化量Δd；

B)在CAD环境中按实物尺寸1∶1的模拟成品纸卷以Δd的变化率从纸芯直径到最大允许直径的变化过程中，对应的纸芯顶芯或压纸辊的高度变化，获取成品卷直径变化与纸芯顶芯或压纸辊的高度变化对应的数据关系表格；

C)标定超声波测距仪，测定纸芯直径以及纸芯顶芯或压纸辊的实际高度，以此作为初始值；

D)将步骤B)获得的数据关系表格转化为专用数据块传输给复卷机控制系统；

E)复卷机控制系统根据超声波测距仪测量到的初始值，在专用数据块中进行搜索，根据搜索的结果再进行线性插补运算，获得成品纸卷的精确直径；

F)复卷机控制系统根据获得的成品纸卷的精确直径对压纸辊的压力进行调节，从而控制成品纸卷的收卷。

所述的最大变化量Δd为5-20毫米。

所述的专用数据块通过不同卷径成品纸卷的实测数据误差进行数据修正。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、不需要改变机械设计方案；

2、不增加控制系统的硬件成本；

3、需要获得的实测数据数据量小且容易获取，现场工作强度低；

4、避开了烦琐的计算公式，利用CAD图纸仿真模拟技术，在允许变化范围内一次性获取与实物直径变化高度接近的仿真数据曲线，根据仿真数据使复卷机系统可以直接工作在误差在可控范围内的技术工况下；

5、比起现有的测量控制方法再加各种补偿控制的方案，本发明简单可靠，运算速度快，易于在PLC等工业控制系统中实现；

6、控制精度高，克服了高速大直径变化率带来的测量误差与数据跳变，成品纸卷卷径误差可做到始终小于1毫米，且变化连续稳定，没有突变，纸卷松紧控制连续均匀，端面整齐，成品卷品质稳定优良；

7、技术适应范围广：可适应任何纸张类型，可适用所有下引纸复卷机，可对已有老设备进行低成本改造，以提高产品品质与品质的稳定性；

8、低成本提高产品品质，有着良好的经济效益。

具体实施方式

下面对本发明做进一步说明。

本发明涉及一种基于机械CAD模型的下引纸复卷机收卷控制方法，本发明利用CAD图纸仿真模拟技术，一次获取与实物直径变化全范围的高度接近的仿真数据曲线，根据仿真数据使复卷机系统直接工作在误差可控范围内，修正后最终成品卷的直径误差小于1毫米，压纸辊压力控制变化连续稳定，没有突变，成品纸卷收卷品质稳定。可利用前后底辊及压纸辊的机械CAD图纸，在机械安装完成后可进行实测以修正图纸参数，(如果机械安装精度在机械图纸规定的误差范围内，可以不进行实测)

具体包括以下步骤：

A)根据成品纸的纸张厚度的不同及测量控制的精度要求的不同，设置成品纸卷的直径的最大变化量Δd；

B)在CAD环境中按实物尺寸1∶1的模拟成品纸卷以Δd的变化率从纸芯直径到最大允许直径的变化过程中，对应的纸芯顶芯或压纸辊的高度变化，获取成品卷直径变化与纸芯顶芯或压纸辊的高度变化对应的数据关系表格；

C)标定超声波测距仪，测定纸芯直径以及纸芯顶芯或压纸辊的实际高度，以此作为初始值；

D)将步骤B)获得的数据关系表格转化为专用数据块传输给复卷机控制系统；

E)复卷机控制系统根据超声波测距仪测量到的初始值，在专用数据块中进行搜索，根据搜索的结果再进行线性插补运算，获得成品纸卷的精确直径；

F)复卷机控制系统根据获得的成品纸卷的精确直径对压纸辊的压力进行调节，从而控制成品纸卷的收卷。

所述的最大变化量Δd为5-20毫米；所述的专用数据块通过不同卷径成品纸卷的实测数据误差进行数据修正。