一种基于GDL卷材涂布生产线的自动纠偏系统及方法与流程

一种基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统及方法
技术领域
1.本发明涉及氢燃料电池制造领域，具体而言，涉及一种基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统及方法。


背景技术：

2.在氢燃料电池的生产过程中，gdl卷材涂布生产线存在大量需纠偏参数，这些参数的偏差都会导致电池生产环节出现不可控或不易察觉的错误，这是人为调控会显得异常困难。综上所述，经过申请人的海量检索，本领域至少存在无法对gdl卷材涂布生产线实现完整精细且可控的自动纠偏方法，因此，需要开发或者改进一种基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统及方法。


技术实现要素：

3.基于此，为了解决的问题，本发明提供了一种基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统，其具体技术方案如下:包括传感器模块，用于实时监测与传输卷材的纵向位移和速度，并将收集的数据传输至纠偏算法模块；信号数据处理区，用于对收集的数据进行预处理和滤波，去除噪声和干扰；模拟纠偏带生成区，记录初始生产线中心线位置后，基于此生成模拟纠偏带，用于作为纠偏基准阀值并记录初始信息；纠偏算法模块：基于纠偏基准值以及运动中传感器返回的纵向位移和速度数据，发送信号至pid控制器，实时生成纠偏算法，并计算纠偏修正量阀值；纠偏执行模块：通过实纠偏带在检测到位移以及线性速度改变时应用纠偏算法，执行偏正并对纠偏修正量实现监控；算法优化区：计算纵向位移量以及角度偏移量的平均值，输入后对纠偏算法进行优化。
4.本技术方案中，采用模糊pid控制结构和算法控制纠偏执行机构，可有效的实现纠偏目的，本模糊pid控制结构和算法控制结构简单，算法易于实现；采用激光传感器，纠偏带的设置实现了在生产中对速度与位移偏离量的纠偏，检测精度与灵活度高。
5.进一步地，所述传感器模块包括激光测距仪和/测速器，所述传感器设置有激光定轨装置，计算初始纵向带长方向上的中心点位置。
6.进一步地，所述纠偏执行模块包括实纠偏带，所述实纠偏带初始位置与所述模拟纠偏带相同，其两侧设置有移位器，所述移位器与所述纠偏算法模块连接。
7.进一步地，所述模拟纠偏带的初始信息包括中心线位置数据以及轮毂角速度。
8.一种gdl卷材涂布生产线的自动纠偏方法，包括，使用激光传感器与激光定轨装置实时监测与传输卷材的纵向位移和速度，由传感器收集的生产线中心线位置数据以及轮毂角速度以及涂布用时模拟纠偏带；生产线的速度调节，对第一轮毂位置和运行速度进行设定，将其运行速度设定值输入到第二轮毂pid控制器，pid控制器输出信号并联叠加，得到相同的速度；第二轮毂设置有pid控制器，第一轮毂的运行速度信号通过传感器反馈到第二轮毂，pid控制器接收信号与速度设定值比较后，输入到第二轮毂pid控制器，对轮毂达到速度调整；生产线的位置调节，由激光定轨装置绘制出初始的模拟纠偏带，并确定起点位置与终
点位置以及纵向中心线，设置实纠偏带并在其特定节点安装pid控制器，以中心线重合度与设定值的偏离程度对带进行调整，激光传感器向pid控制器发送关键数据；实纠偏带轨迹发生偏移，获取其偏移角度和偏移位置，其中偏离程度的判断是以模拟纠偏带终点相对于实纠偏带当前位置切线垂直方向至模拟纠偏带中心线的偏差量；所述偏差量的计算公式如下：确定第一数据：模拟纠偏带终点与实纠偏带起点中间点的距离的平方a1；确定第二数据：距实纠偏带起点中心点当前时刻的角度偏移量余弦平方a2，由模拟纠偏带与实纠偏带对比得出；确定第三数据：实纠偏带起点中心点与模拟纠偏带中心点的偏移量b1；确定第四数据：距模拟纠偏带起点中心点当前时刻的角度偏移量正弦b2，由模拟纠偏带与实纠偏带对比得出；纵向纠偏量为a1*a2+b1+b2；获得纠偏量，向移位器发送纠偏信号，移位器带动实纠偏带的运动完成纠偏。
9.进一步地，在完成虚拟纠偏带绘制后，根据所述角度偏差和位置偏差，对比初始位置判断当前的偏差状态是否为临时终状态；在临时终状态下，控制纠偏带运动至中心点以消除所述角度偏差和位置偏差。
10.进一步地，第一轮毂传感器和第二轮毂传感器的信号相减环节，经第一轮毂传感器和第二轮毂传感器的信号相减环节得到的速度差和经积分后得到距离差，作为两个输入变量送入到pid算法模块，经pid控制器运算后确定第二轮毂设定值修正量输出。
11.进一步地，多次对生产线进行位置偏移角度偏移量以及速度差偏移量记录并记录器平均值，构建决策树用于模糊pid模型训练预测纠偏频率。
附图说明
12.从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
13.图1是本发明一实施例所述的基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统的结构示意图；
14.图2是本发明一实施例所述的基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏方法的流程图。
具体实施方式
15.为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方法仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。
16.需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方法。
17.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方法的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
18.本发明中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。
19.如图1所示，本发明一实施例中的基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统，具体技术方案如下:包括传感器模块，用于实时监测与传输卷材的纵向位移和速度，并将收集的数据传输至纠偏算法模块；信号数据处理区，用于对收集的数据进行预处理和滤波，去除噪声和干扰；模拟纠偏带生成区，记录初始生产线中心线位置后，基于此生成模拟纠偏带，用于作为纠偏基准阀值并记录初始信息；纠偏算法模块：基于纠偏基准值以及运动中传感器返回的纵向位移和速度数据，发送信号至pid控制器，实时生成纠偏算法，并计算纠偏修正量阀值；纠偏执行模块：通过实纠偏带在检测到位移以及线性速度改变时应用纠偏算法，执行偏正并对纠偏修正量实现监控；算法优化区：计算纵向位移量以及角度偏移量的平均值，输入后对纠偏算法进行优化。
20.本发明一实施例中的传感器模块包括激光测距仪和测速器，传感器设置有激光定轨装置，计算初始纵向带长方向上的中心点位置，用于纠偏执行模块包括实纠偏带，实纠偏带初始位置与所述模拟纠偏带相同，其两侧设置有移位器，移位器与所述纠偏算法模块连接，模拟纠偏带的初始信息包括中心线位置数据以及轮毂角速度，根据轮毂角速度确定设定值即初始速度，由中心线位置数据确定模拟纠偏带的位置，作为初始参照。
21.一种gdl卷材涂布生产线的自动纠偏方法，包括，使用激光传感器与激光定轨装置实时监测与传输卷材的纵向位移和速度，由传感器收集的生产线中心线位置数据以及轮毂角速度以及涂布用时模拟纠偏带；生产线的速度调节，对第一轮毂位置和运行速度进行设定，将其运行速度设定值输入到第二轮毂pid控制器，pid控制器输出信号并联叠加，得到相同的速度；第二轮毂设置有pid控制器，第一轮毂的运行速度信号通过传感器反馈到第二轮毂，pid控制器接收信号与速度设定值比较后，输入到第二轮毂pid控制器，对轮毂达到速度调整。
22.生产线的位置调节，由激光定轨装置绘制出初始的模拟纠偏带，并确定起点位置与终点位置以及纵向中心线，设置实纠偏带并在其特定节点安装pid控制器，以中心线重合度与设定值的偏离程度对带进行调整，激光传感器向pid控制器发送关键数据；实纠偏带轨迹发生偏移，获取其偏移角度和偏移位置，其中偏离程度的判断是以模拟纠偏带终点相对于实纠偏带当前位置切线垂直方向至模拟纠偏带中心线的偏差量；所述偏差量的计算公式如下：确定第一数据：模拟纠偏带终点与实纠偏带起点中间点的距离的平方a1；确定第二数据：距实纠偏带起点中心点当前时刻的角度偏移量余弦平方a2，由模拟纠偏带与实纠偏带对比得出；确定第三数据：实纠偏带起点中心点与模拟纠偏带中心点的偏移量b1；确定第四数据：距模拟纠偏带起点中心点当前时刻的角度偏移量正弦b2，由模拟纠偏带与实纠偏带对比得出；纵向纠偏量为a1*a2+b1+b2；获得纠偏量，向移位器发送纠偏信号，移位器带动实纠偏带的运动完成纠偏。
23.在完成虚拟纠偏带绘制后，根据所述角度偏差和位置偏差，对比初始位置判断当前的偏差状态是否为临时终状态；在临时终状态下，控制纠偏带运动至中心点以消除所述角度偏差和位置偏差，用于终止纠偏。
24.第一轮毂传感器和第二轮毂传感器的信号相减环节，经第一轮毂传感器和第二轮毂传感器的信号相减环节得到的速度差和经积分后得到距离差，作为两个输入变量送入到pid算法模块，经pid控制器运算后确定第二轮毂设定值修正量输出，用于初始速度量的纠偏。
25.多次对生产线进行位置偏移角度偏移量以及速度差偏移量记录并记录器平均值，构建决策树用于模糊pid模型训练预测纠偏频率。
26.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
27.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方法，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统，其特征在于，包括:传感器模块，用于实时监测与传输卷材的纵向位移和速度，并将收集的数据传输至纠偏算法模块；信号数据处理区，用于对收集的数据进行预处理和滤波，去除噪声和干扰；模拟纠偏带生成区，记录初始生产线中心线位置后，基于此生成模拟纠偏带，用于作为纠偏基准阀值并记录初始信息；纠偏算法模块：基于纠偏基准值以及运动中传感器返回的纵向位移和速度数据，发送信号至pid控制器，实时生成纠偏算法，并计算纠偏修正量阀值；纠偏执行模块：通过实纠偏带在检测到位移以及线性速度改变时应用纠偏算法，执行偏正并对纠偏修正量实现监控；算法优化区：计算纵向位移量以及角度偏移量的平均值，输入后对纠偏算法进行优化。2.根据权利要求1所述的基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统，其特征在于，所述传感器模块包括激光测距仪和/测速器，所述传感器设置有激光定轨装置，计算初始纵向带长方向上的中心点位置。3.根据权利要求1所述的基于gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统，其特征在于，所述纠偏执行模块包括实纠偏带，所述实纠偏带初始位置与所述模拟纠偏带相同，其两侧设置有移位器，所述移位器与所述纠偏算法模块连接。4.根据权利要求1所述的gdl卷材涂布生产线的自动纠偏系统，其特征在于，所述模拟纠偏带的初始信息包括中心线位置数据以及轮毂角速度。5.一种gdl卷材涂布生产线的自动纠偏方法，其特征在于，包括，使用激光传感器与激光定轨装置实时监测与传输卷材的纵向位移和速度，由传感器收集的生产线中心线位置数据以及轮毂角速度以及涂布用时模拟纠偏带；生产线的速度调节，对第一轮毂位置和运行速度进行设定，将其运行速度设定值输入到第二轮毂pid控制器，pid控制器输出信号并联叠加，得到相同的速度；第二轮毂设置有pid控制器，第一轮毂的运行速度信号通过传感器反馈到第二轮毂，pid控制器接收信号与速度设定值比较后，输入到第二轮毂pid控制器，对轮毂达到速度调整；生产线的位置调节，由激光定轨装置绘制出初始的模拟纠偏带，并确定起点位置与终点位置以及纵向中心线，设置实纠偏带并在其特定节点安装pid控制器，以中心线重合度与设定值的偏离程度对带进行调整，激光传感器向pid控制器发送关键数据；实纠偏带轨迹发生偏移，获取其偏移角度和偏移位置，其中偏离程度的判断是以模拟纠偏带终点相对于实纠偏带当前位置切线垂直方向至模拟纠偏带中心线的偏差量；所述偏差量的计算公式如下：确定第一数据：模拟纠偏带终点与实纠偏带起点中间点的距离的平方a1；确定第二数据：距实纠偏带起点中心点当前时刻的角度偏移量余弦平方a2，由模拟纠偏带与实纠偏带对比得出；确定第三数据：实纠偏带起点中心点与模拟纠偏带中心点的偏移量b1；确定第四数据：距模拟纠偏带起点中心点当前时刻的角度偏移量正弦b2，由模拟纠偏带与实纠偏带对比得出，纵向纠偏量为a1*a2+b1+b2；获得纠偏量，向移位器发送纠偏信号，移位器带动实纠偏带的运动完成纠偏。
6.根据权利要求5所述的gdl卷材涂布生产线的自动纠偏方法，其特征在于，在完成虚拟纠偏带绘制后，根据所述角度偏差和位置偏差，对比初始位置判断当前的偏差状态是否为临时终状态；在临时终状态下，控制纠偏带运动至中心点以消除所述角度偏差和位置偏差。7.根据权利要求6所述的gdl卷材涂布生产线的自动纠偏方法，其特征在于，第一轮毂传感器和第二轮毂传感器的信号相减环节，经第一轮毂传感器和第二轮毂传感器的信号相减环节得到的速度差和经积分后得到距离差，作为两个输入变量送入到pid算法模块，经pid控制器运算后确定第二轮毂设定值修正量输出。8.据权利要求6所述的gdl卷材涂布生产线的自动纠偏方法，其特征在于，多次对生产线进行位置偏移角度偏移量以及速度差偏移量记录并记录器平均值，构建决策树用于模糊pid模型训练预测纠偏频率。

技术总结
本发明提供了一种基于GDL卷材涂布生产线的自动纠偏系统，涉及氢燃料电池制造领域，其包括传感器模块、信号数据处理区、模拟纠偏带生成区、纠偏算法模块、纠偏执行模块以及算法优化区。本发明纠偏带的设置实现了在生产中对速度与位移偏离量的纠偏，检测精度与灵活度高。高。高。


技术研发人员：丁彦春 郭启 彭智勇 黄冬艳
受保护的技术使用者：湖南隆深氢能科技有限公司
技术研发日：2023.08.22
技术公布日：2023/10/15