一种铜箔后处理辊面打滑检测方法、系统及设备与流程

本发明涉及电解铜箔制造，尤其是指一种铜箔后处理辊面打滑检测方法、系统及设备。

背景技术：

1、铜箔后处理是铜箔生产制程中至关重要的工序，主要用于对轧制或电解成型后的铜箔进行表面改性处理，以提升铜箔的耐腐蚀性、结合力及表面性能一致性。铜箔在后处理生产过程中，需要连续通过设备内部的多组输送辊系，主要包括导电辊、液下辊、挤水辊等功能辊，依靠辊系的摩擦牵引实现铜箔的连续走带与平稳输送。铜箔成品厚度通常仅为12μm～35μm，基材极薄、刚性差、易拉伸变形，对输送过程的同步性、稳定性要求极高。同时，铜箔后处理流程包含酸洗、粗化、固化、灰化、钝化等多道复杂化学处理工艺，各工艺段药液成分、温度、浸润状态不同，使得铜箔表面状态在生产过程中持续变化。在实际工业化生产中，当铜箔表面粗糙度较低时，铜箔表面与各辊系辊面之间的微观摩擦系数大幅降低，铜箔与辊面之间极易产生肉眼难以识别的微观打滑现象。该类微观打滑并非明显的停机故障，具有瞬时性、间歇性、隐蔽性强的特点，常规生产监控手段难以有效捕捉。

2、目前业内铜箔后处理生产线的速度控制方式普遍采用电机转速联动控制，即通过plc采集驱动电机的实时转速，结合机械传动比例换算得到理论线速度，以此作为全线速度匹配、工艺联动及生产状态判断的依据。该控制方式仅能反映电机及传动机构的理论运行状态，无法直接检测铜箔本体的实际运行线速度，因此对铜箔与辊面之间产生的微观打滑工况不敏感。此外，现有技术方案的缺陷具体包括：一旦辊面与铜箔之间发生微观打滑，电机理论转速与铜箔实际运行速度将出现偏差，且该速度偏差无法被现有监控系统识别与修正。打滑发生时，铜箔各工艺段走带速度不一致，会造成铜箔表面与辊面产生相对摩擦、局部拉扯与挤压，进而引发铜箔表面划伤、带状褶皱、松紧不一、收卷错位不齐等一系列外观品质缺陷，极大降低铜箔成品合格率。

3、综上，现有铜箔后处理输送速度监控方案存在检测维度单一、打滑识别灵敏度低、无法反馈铜箔真实运行状态的技术短板，难以满足超薄铜箔在后处理过程中的高精度、高稳定性输送控制需求。

技术实现思路

1、为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中仅依靠电机转速换算理论线速度，对铜箔与辊系之间的微观打滑现象识别灵敏度低、识别滞后，无法及时修正速度偏差，易导致超薄铜箔在后处理输送过程中出现划伤、褶皱、收卷不齐等问题。

2、第一方面，为解决上述技术问题，本发明提供了一种铜箔后处理辊面打滑检测方法，包括：

3、s1、实时采集生产线辊体的辊体速度、铜箔的铜箔速度；对所述辊体速度和所述铜箔速度分别进行时间滤波与滑动平均滤波处理，得到有效辊体速度和有效铜箔速度；

4、s2、计算所述有效辊体速度和所述有效铜箔速度的绝对速度差值；

5、s3、根据所述绝对速度差值与预设梯度阈值的匹配关系，确定辊面打滑状态；其中，所述辊面打滑状态包括一级打滑、二级打滑和三级打滑；

6、s4、根据所述辊面打滑状态进行分级预警与分级处理，完成所述辊体与所述铜箔的之间的打滑检测与故障处理；

7、其中，当所述辊面打滑状态为所述一级打滑时，获取所述生产线的时序连续数据进行趋势拟合分析，预判打滑故障恶化演进趋势，生成预警提示；当所述辊面打滑状态为所述二级打滑时，调整所述辊体的转矩设定值；当所述辊面打滑状态为所述三级打滑时，控制所述辊体停止转动。

8、在本发明的一个实施例中，所述s1还包括实时监测速度采集模块的运行参数；根据所述运行参数判断所述速度采集模块是否处于衰老状态；当判定所述速度采集模块存在衰老偏差时，对所述铜箔速度进行修正；其中对所述铜箔速度进行修正的公式为：

9、;

10、;

11、其中，表示当前铜箔速度，表示标定比例系数，表示原始铜箔速度，表示辊体速度。

12、在本发明的一个实施例中，根据所述绝对速度差值与预设梯度阈值的匹配关系，确定辊面打滑状态，具体为：

13、所述梯度阈值包括一级打滑阈值、二级打滑阈值和三级打滑阈值；

14、当时，判定所述辊面打滑状态为未发生打滑；其中，表示绝对速度差值；

15、当时，判定所述辊面打滑状态为所述一级打滑；

16、当时，判定所述辊面打滑状态为所述二级打滑；

17、当时，判定所述辊面打滑状态为所述三级打滑。

18、在本发明的一个实施例中，所述s3还包括根据所述生产线的实时运行工况参数，动态调整所述预设梯度阈值，具体为：

19、获取所述生产线的实时运行工况参数，所述实时运行工况参数包括铜箔厚度、生产线运行速度、辊体压合压力中的至少一种；

20、将所述实时运行工况参数输入至预设阈值映射模型中，计算得到与当前工况相匹配更新后的预设梯度阈值。

21、在本发明的一个实施例中，所述预设阈值映射模型的表达式为：

22、；

23、；

24、其中，、、分别为更新后的一级打滑阈值、二级打滑阈值、三级打滑阈值；、、分别表示初始的一级打滑阈值、二级打滑阈值、三级打滑阈值；表示综合修正系数；、、分别表示预设的厚度修正系数、速度修正系数、压力修正系数；、、分别表示实时铜箔厚度、生产线运行速度、辊体压合压力；、、分别表示基准工况对应的铜箔厚度、生产线运行速度、辊体压合压力。

25、在本发明的一个实施例中，当所述辊面打滑状态为所述一级打滑时，获取所述生产线的时序连续数据进行趋势拟合分析，预判打滑故障恶化演进趋势的步骤为：

26、以当前采样时刻为终点，截取预设采样时长内的时序连续数据；对所述时序连续数据进行预处理，得到有效时序差值样本；其中所述时序连续数据包含多组时序一一对应的所述有效辊体速度、所述有效铜箔速度和所述绝对速度差值；

27、采用最小二乘法对所述有效时序差值样本进行线性拟合，构建打滑趋势计算公式；其中，所述打滑趋势计算公式的表达式为：

28、；

29、其中，表示时刻对应的绝对速度差值，表示打滑恶化斜率，表示拟合截距；

30、根据所述打滑恶化斜率判断故障演进状态，若所述打滑恶化斜率不大于零，则判定当前一级打滑状态趋于稳定或逐步消退，无故障恶化风险；反之，判定打滑故障持续恶化；

31、基于所述打滑趋势计算公式进行时序外推，计算所述绝对速度差值达到二级打滑阈值的预估时刻，得到打滑故障升级恶化的剩余预警时长，完成打滑故障恶化演进趋势预判，并根据所述打滑恶化斜率和所述剩余预警时长划分对应风险等级，得到匹配的一级预警提示信息。

32、第二方面，为解决上述技术问题，本发明提供了一种铜箔后处理辊面打滑检测系统，用于实现上述的一种铜箔后处理辊面打滑检测方法，包括：

33、采集模块，用于实时采集生产线辊体的辊体速度、铜箔的铜箔速度；对所述辊体速度和所述铜箔速度分别进行时间滤波与滑动平均滤波处理，得到有效辊体速度和有效铜箔速度；

34、计算模块，用于计算所述有效辊体速度和所述有效铜箔速度的绝对速度差值；

35、打滑判定模块，用于根据所述绝对速度差值与预设梯度阈值的匹配关系，确定辊面打滑状态；其中，所述辊面打滑状态包括一级打滑、二级打滑和三级打滑；

36、分级处理模块，用于根据所述辊面打滑状态进行分级预警与分级处理，完成所述辊体与所述铜箔的之间的打滑检测与故障处理；

37、其中，当所述辊面打滑状态为所述一级打滑时，获取所述生产线的时序连续数据进行趋势拟合分析，预判打滑故障恶化演进趋势，生成预警提示；当所述辊面打滑状态为所述二级打滑时，调整所述辊体的转矩设定值；当所述辊面打滑状态为所述三级打滑时，控制所述辊体停止转动。

38、在本发明的一个实施例中，所述采集模块包括接触式速度采集子模块和非接触式速度采集子模块；所述辊体包括传动辊和从动辊；所述接触式速度采集子模块设置在所述传动辊或所述从动辊的辊轴端部，用于实时采集所述辊体速度；所述非接触式速度采集子模块设置在两个所述辊体之间的自由箔区，用于实时采集所述铜箔速度。

39、在本发明的一个实施例中，还包括辅助参数采集模块，设置在所述生产线的入口或出口处，用于实时采集各驱动辊电机的转矩/电流信号。

40、第三方面，为解决上述技术问题，本发明提供了一种铜箔后处理辊面打滑监测设备，包括上述的一种铜箔后处理辊面打滑检测系统。

41、本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下有益效果：

42、（1）本发明所述的一种铜箔后处理辊面打滑检测方法、系统及设备，采集辊体与铜箔的速度信号，通过时间滤波结合滑动平均滤波对原始速度数据做降噪处理，有效抑制现场干扰带来的数据抖动，同时保留微观打滑对应的微弱速度偏差，提升早期打滑识别灵敏度，改善识别滞后问题。通过计算辊体与铜箔之间的绝对速度差值，并结合预设梯度阈值划分一级、二级、三级打滑状态，实现辊面打滑故障的分级识别。针对不同打滑等级采取差异化处置手段，一级打滑通过时序连续数据开展趋势拟合分析，预判打滑故障的恶化演进趋势并生成预警提示，能够提前发现早期潜在故障；二级打滑通过调整辊体转矩设定值抑制打滑现象，尽可能维持生产线正常运行；三级打滑直接控制辊体停止转动，及时规避断箔、辊面损伤等重大生产事故。

43、（2）本发明根据产线工况动态调整梯度阈值，可对速度采集模块的衰老漂移误差进行自动标定修正，保障长期检测精度；同时融合电机转矩/电流、铜箔张力信号完成打滑原因检测。本发明既能够实现早期故障预判，又可依据打滑严重程度执行对应处置，兼顾生产连续性与设备安全，提升铜箔生产线运行的稳定性。