一种铝箔分切收卷过程中的收卷控制方法与流程

本发明涉及信息，尤其涉及一种铝箔分切收卷过程中的收卷控制方法。

背景技术：

1、铝箔分条是将母卷裁剪为窄幅条带的关键工序，在电池集流体等高端制造领域具有举足轻重的地位。在这一过程中，保持铝箔平整和切边整齐至关重要。目前的张力控制手段普遍依赖于事后调节机制，即在传感器察觉到受力异常后才去改变设备的拉力。这种滞后的应对方式只能处理已经发生的偏差，面对材料本身自带的初始物理缺陷时，往往总是慢半拍，无法在材料受损前做出防范。

2、这种材料自带的初始缺陷主要表现为铝箔在宽度方向上存在厚度不均。由于制造工艺的限制，一卷铝箔往往呈现中间厚边缘薄的状态。在分条机施加整体拉力时，这种微小的厚度差异会引发严重的连锁反应。具体而言，较厚的区域会承受远超平均水平的拉伸应力，一旦超过材料的承受极限，这些厚度较大的部位就会率先被过度拉长，产生无法恢复的波浪状变形。紧接着，当这卷带有变形的铝箔被切分成多条窄带时，原本厚度不同且受力不同的各个窄带，在切开瞬间释放应力后，其宽度的回缩程度也变得千差万别。

3、这种各条带回缩量不一致的现象，会随着后续的收卷过程不断累积。原本应该平整收卷的窄带，因为各自宽度的微小变化，最终在卷筒上堆叠成边缘参差不齐的塔状形态，严重破坏了成品的可用性。因此如何提前洞察材料宽度的厚度差异，并针对不同厚度区域精准分配拉力，从而阻断从局部拉伸变形到最终卷材端面不齐的恶性传导链条，成为提升高端铝箔分条品质的关键问题。

技术实现思路

1、本发明提供了一种铝箔分切收卷过程中的收卷控制方法，主要包括：

2、通过测厚设备沿铝箔宽度方向进行横向扫描采集厚度数据，采用分类算法对所述厚度数据按厚度区间进行划分，得到厚度分布矩阵；根据所述厚度分布矩阵中各厚度区域的边界提取厚度极值，通过所述厚度极值与材料许用应力之间的映射关系确定局部应力阈值；获取张力设备施加在所述铝箔上的整体拉力数值，根据所述整体拉力数值与各区域厚度占比确定区域应力分量，根据所述区域应力分量与所述局部应力阈值的比对结果获得拉伸变形风险值；若所述拉伸变形风险值大于预设的风险判定阈值，采用回归预测算法以所述拉伸变形风险值作为输入特征进行预测，得到切分应力释放量；根据所述切分应力释放量与弹性模量确定分切带的宽度变化数据，通过所述宽度变化数据确定回缩差异预测值；获取收卷设备的实时转速数据，根据所述实时转速数据对应的单圈卷绕长度与所述回缩差异预测值确定单圈收卷偏差；根据所述单圈收卷偏差与预设收卷圈数进行累加计算得到收卷累积偏差；若所述收卷累积偏差超出预设偏差范围，根据所述收卷累积偏差与各厚度区域的对应关系生成拉力分配指令；通过所述拉力分配指令驱动所述张力设备的扭矩控制单元调节输出扭矩。进一步的，所述通过测厚设备沿铝箔宽度方向进行横向扫描采集厚度数据，采用分类算法对所述厚度数据按厚度区间进行划分，得到厚度分布矩阵，包括：获取带有空间坐标的厚度数据，根据所述厚度数据构建以宽度坐标为横轴且以厚度数值为纵轴的二维坐标系；从所述二维坐标系中提取截面轮廓，采用所述分类算法对所述截面轮廓按预设的厚度区间进行划分；统计落入每个所述厚度区间的厚度数据个数，得到所述厚度分布矩阵；从所述厚度分布矩阵中提取各厚度区间的频次数据，根据所述频次数据计算相邻厚度区间的频次差值，得到波动特征；若所述波动特征大于预设的波动阈值，定位形变区域，从所述截面轮廓中提取所述形变区域对应的厚度最高点与厚度最低点；计算所述厚度最高点与所述厚度最低点之间的偏差数值，根据所述偏差数值与预设的补偿系数进行乘积运算，获得补偿参数。进一步的，所述根据所述厚度分布矩阵中各厚度区域的边界提取厚度极值，通过所述厚度极值与材料许用应力之间的映射关系确定局部应力阈值，包括：获取所述厚度分布矩阵，提取所述厚度分布矩阵中各厚度区间的边界，根据所述边界确定各所述厚度区间的厚度极值；获取预先建立的厚度极值与材料许用应力之间的映射关系，通过所述映射关系确定各所述厚度区间对应的局部应力阈值；计算所述局部应力阈值与预设的屈服极限之间的应力差值，根据所述应力差值构建应力梯度向量；通过所述应力梯度向量计算各所述厚度区间对应的张力载荷数值；若所述张力载荷数值大于预设的临界张力，根据所述张力载荷数值生成张力调节指令。进一步的，所述获取张力设备施加在所述铝箔上的整体拉力数值，根据所述整体拉力数值与各区域厚度占比确定区域应力分量，根据所述区域应力分量与所述局部应力阈值的比对结果获得拉伸变形风险值，包括：获取所述张力设备施加在所述铝箔上的整体拉力数值，通过所述整体拉力数值与预设的辊面摩擦系数相乘得到有效拉力数值；获取所述铝箔对应的各区域厚度占比，根据所述各区域厚度占比对所述有效拉力数值进行占比折算获得各区域对应的区域应力分量；若所述区域应力分量大于所述局部应力阈值，计算所述区域应力分量与所述局部应力阈值的差值得到各区域对应的拉伸变形风险值；根据各区域对应的所述拉伸变形风险值构建风险梯度矩阵，通过对所述风险梯度矩阵进行特征提取获得塑性延伸极值；根据所述塑性延伸极值与预设的延伸安全阈值的比对结果生成辊速补偿指令。进一步的，所述若所述拉伸变形风险值大于预设的风险判定阈值，采用回归预测算法以所述拉伸变形风险值作为输入特征进行预测，得到切分应力释放量，包括：获取所述拉伸变形风险值与预设的风险判定阈值，若所述拉伸变形风险值大于所述风险判定阈值，采用支持向量回归算法，以所述拉伸变形风险值作为输入特征进行预测，输出对应的切分应力释放量；获取预设的刀具切入深度基准值，根据所述切分应力释放量与所述刀具切入深度基准值进行求和计算，获得目标切入深度；获取所述铝箔收卷过程中的当前收卷半径，根据所述目标切入深度与所述当前收卷半径进行相乘计算，得到张力衰减补偿量；获取初始卷绕扭矩，根据所述初始卷绕扭矩与所述张力衰减补偿量进行相减计算，确定目标收卷扭矩。进一步的，所述根据所述切分应力释放量与弹性模量确定分切带的宽度变化数据，通过所述宽度变化数据确定回缩差异预测值，包括：获取所述切分应力释放量与预设的弹性模量，根据所述切分应力释放量除以所述弹性模量得到切分应变值；获取预设的分切带初始宽度，根据所述切分应变值与所述分切带初始宽度进行乘积计算，获得分切带宽度变化量；获取各分切带的边缘厚度，根据所述分切带宽度变化量与所述边缘厚度进行相乘计算，得到截面轮廓形变值；获取预设的导辊间距，根据所述截面轮廓形变值与所述导辊间距进行比值计算，确定各分切带的侧向偏移量；获取预设的偏移阈值，若所述侧向偏移量大于所述偏移阈值，采用预先训练的线性回归模型，以所述侧向偏移量作为输入特征进行预测，获得对应的纠偏补偿量。进一步的，所述根据所述单圈收卷偏差与预设收卷圈数进行累加计算得到收卷累积偏差，包括：获取所述单圈收卷偏差以及预设收卷圈数，根据所述单圈收卷偏差与所述预设收卷圈数进行逐圈累加计算得到收卷累积偏差；获取收卷材料的弹性模量，通过所述收卷累积偏差乘以所述收卷材料的弹性模量确定径向应力；获取层间接触压力，根据所述径向应力除以所述层间接触压力得到应力衰减因子；获取预设的衰减阈值，若所述应力衰减因子大于所述衰减阈值，采用预先训练的随机森林回归模型，以所述应力衰减因子作为输入特征进行回归预测，获得张力补偿系数；获取预设的目标收卷张力，根据所述张力补偿系数与所述目标收卷张力进行乘积运算得到张力修正指令；获取当前的基础驱动转矩，通过所述张力修正指令加上所述基础驱动转矩确定最终收卷转矩。进一步的，所述若所述收卷累积偏差超出预设偏差范围，根据所述收卷累积偏差与各厚度区域的对应关系生成拉力分配指令，包括：获取所述收卷累积偏差与预设偏差范围，若所述收卷累积偏差超出所述预设偏差范围，获取收卷材料的厚度梯度数据，根据所述厚度梯度数据确定多个厚度区域；根据所述收卷累积偏差在所述多个厚度区域中的分布状态确定分布比例，通过所述分布比例乘以预设的拉力基准数值得到各厚度区域的分配权重；获取各厚度区域的当前运行半径，根据所述分配权重除以所述当前运行半径得到区域拉力调节值；采用预先训练的支持向量回归模型，以所述区域拉力调节值作为输入特征进行回归预测，获得平滑拉力值；根据所述平滑拉力值与所述各厚度区域的对应关系生成拉力分配指令；获取各分切带的卷径变化数据，根据所述卷径变化数据修正所述拉力分配指令得到动态扭矩值。

3、本发明实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

4、本发明公开了一种铝箔分切收卷过程中的收卷控制方法。针对铝箔在宽度方向上存在厚度差异的问题，本发明通过激光测厚仪横向扫描获取厚度分布数据并构建厚度分布矩阵，提取各区域厚度极值后映射为局部应力阈值，再将张力辊施加的整体拉力按厚度占比折算为各区域应力分量，通过比对识别拉伸变形风险并预测切分后的应力释放量，进而计算各窄带在切开瞬间因弹性回缩产生的宽度变化差异，结合收卷轴转速和卷绕长度逐圈累加计算收卷偏差，当累积偏差超限时生成拉力分配指令驱动张力辊进行差异化扭矩调节，使厚度不同的各窄带在收卷过程中实现应力均衡分配，从而保持收卷端面齐平，有效解决了因厚度不均引起的收卷质量问题。