一种卷径计算方法、装置、电子设备及存储介质与流程

1.本技术涉及计算机技术领域，尤其涉及卷径计算方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.在锂电卷绕机正常卷绕过程中，收卷卷径逐渐增大，放卷卷径逐渐减小，收、放卷卷径的测量精度会影响到收放卷配合的稳定性和跟随性能。随着技术的不断发展，对电芯的品质和生产效率的要求会越来越高，这就对锂电卷绕机的技术性能指标提出了更高的要求，比如高速卷绕过程的平稳性和张力稳定性等。而提高收、放卷卷径和膜厚的计算精度对提高高速卷绕过程中的运行品质有很大的改善。因此，研究膜厚与卷径的高精度智能测算系统有着非常重要的意义。


技术实现要素：

3.本技术提供一种卷径计算方法、装置、电子设备及存储介质，以解决锂电高速卷绕过程中，卷径与膜厚计算不精确以及数据波动影响卷绕过程平稳性和张力稳定性的问题。本技术的技术方案如下：
4.根据本技术实施例的第一方面，提供一种卷径计算方法，所述方法包括：获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据；根据所述收放长度数据和所述转动角度数据，计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据；对所述初始卷径数据进行零相位滤波，得到滤波处理后的中间卷径数据；对所述中间卷径数据进行拟合，得到拟合后的目标卷径数据。
5.进一步地，所述获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据包括：
6.确定目标采样频率；
7.以所述目标采样频率获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据。
8.进一步地，所述根据所述收放长度数据和所述转动角度数据，计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据包括：
9.计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据d
δf
，
[0010][0011]
其中，δl为单位采样间隔内的收放长度数据，δθ为单位采样间隔内的转动角度数据，π为圆周率。
[0012]
进一步地，所述对所述初始卷径数据进行零相位滤波，得到滤波处理后的中间卷径数据包括：获取低通滤波器，所述低通位滤波器具有初始参数；对所述初始卷径数据进行首尾扩展，利用所述低通滤波器对首尾扩展后的初始卷径数据进行滤波，得到正向滤波数
据；将所述正向滤波数据进行反转，利用所述低通滤波器对反转后的正向滤波数据进行滤波处理，得到反向滤波数据；将所述反向滤波数据进行反转，并删除反转后的反向滤波数据的首尾扩展部分，得到滤波处理后的中间卷径数据。
[0013]
进一步地，所述对所述中间卷径数据进行拟合，得到拟合后的目标卷径数据包括：获取卷径拟合公式，所述卷径拟合公式根据卷径的变化规律构建而成；利用所述卷径拟合公式对所述中间卷径数据进行最小二乘法拟合，求解所述卷径拟合公式中的待定参数；根据拟合后的所述卷径拟合公式，得出卷轴在不同转动角度下的目标卷径数据。
[0014]
进一步地，拟合后的所述卷径拟合公式为y＝kx+b，
[0015]
其中，参数k用于表征单位采样间隔对应的卷径变化斜率，参数b用于表征拟合后的初始卷径，x为当前转动角度，y为当前转动角度下的目标卷径数据。
[0016]
进一步地，所述方法还包括：获取拟合后的所述卷径拟合公式中的参数k；基于所述参数k与膜厚系数的乘积，确定实时膜厚数据。
[0017]
根据本技术实施例的第二方面，提供一种卷径计算装置，所述装置包括：数据获取模块，用于获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据；初始卷径数据确定模块，用于根据所述收放长度数据和所述转动角度数据，计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据；中间卷径数据确定模块，用于对所述初始卷径数据进行零相位滤波，得到滤波处理后的中间卷径数据；目标卷径数据确定模块，用于对所述中间卷径数据进行拟合，得到拟合后的目标卷径数据。
[0018]
根据本技术实施例的第三方面，提供一种电子设备，包括：处理器；用于存储所述处理器可执行指令的存储器；其中，所述处理器被配置为执行所述指令，以实现如上述第一方面中任一项所述的方法。
[0019]
根据本技术实施例的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，当所述存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得所述电子设备能够执行本技术实施例的第一方面中任一所述方法。
[0020]
根据本技术实施例的第五方面，提供一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本技术实施例的第一方面中任一所述方法。
[0021]
本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
[0022]
在本技术实施例中，通过获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据，根据所述收放长度数据和所述转动角度数据，计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据，并对所述初始卷径数据进行零相位滤波，得到滤波处理后的中间卷径数据，以及对所述中间卷径数据进行拟合，得到拟合后的目标卷径数据，可以大幅度减小实时卷径的波动，显著提高了卷径的精度与平滑性，保证了高速卷绕的卷绕过程平稳性和张力稳定性，提高了电芯的品质。
[0023]
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
[0024]
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理，并不构成对本技术的不当限定。
[0025]
图1是本技术实施例提供的一种卷径计算方法的流程示意图；
[0026]
图2是本技术实施例中对初始卷径数据进行零相位滤波的流程示意图；
[0027]
图3是本技术实施例中初始卷径数据在零相位滤波时的结构变化示意图；
[0028]
图4是本技术实施例中卷径数据在拟合前后的对比图；
[0029]
图5是本技术实施例提供的一种卷径计算装置的结构示意图；
[0030]
图6是本技术实施例提供的卷径计算方法的电子设备的框图。
具体实施方式
[0031]
为了使本领域普通人员更好地理解本技术的技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
[0032]
需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0033]
需要说明的是，本技术所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于展示的数据、分析的数据等)，均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
[0034]
目前常用的卷径计算方法有四种：线速度计算法、基于长度和角度计算法、膜厚度累加计算法和卷径传感器测量法。
[0035]
线速度计算法以及基于长度和角度计算法的缺点是，测量的卷径及膜厚数据波动较大，不宜直接使用，而使用普通的平滑处理后会产生一定的滞后，影响实际的卷径计算精度。
[0036]
膜厚度累加计算法的缺点是，需要人工输入材料的厚度，空卷筒的直径和卷针的直径数据，而这些给定的数据本身就存在一定的公差；并且，对卷针撕或贴铁氟龙后，对卷针本身的直径也有较大影响；最后还存在人工给定数据错误等情况。因此，膜厚度累加计算法存在数据给定公差精度问题，人工给定数据错误及干扰、灵活性差及数据获取不智能等缺点。
[0037]
对于卷径传感器测量法，因传感器性能、价格及使用环境等原因在国内很少有使用。
[0038]
基于此，本技术实施例提供了一种卷径计算方法，如图1所示，所述方法包括：
[0039]
s101：获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据；
[0040]
在本技术实施例中，所述卷径计算方法可以应用于锂电卷绕系统，所述锂电卷绕系统可以包括放卷轴和收卷轴，其中，所述放卷轴上设有放料卷，所述放卷轴通过转动可以释放放料卷上的料卷，所述收卷轴通过转动可以卷绕放料卷释放的料卷，以在所述收卷轴上形成收料卷。
[0041]
在本技术实施例中，所述放卷轴和所述收卷轴的转动角度可实时获得，例如通过
磁编码器或其他角度传感器进行检测。也即，卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据也是可测量的。
[0042]
在本技术实施例中，在单位采样间隔内，放卷轴或收卷轴的转动角度是可以检测的，所述放卷轴或收卷轴的直径是已知的，由此可以计算放卷轴或收卷轴转动角度对应的横截面圆形的圆弧长，即为料卷在单位采样间隔内的收放长度数据。
[0043]
在一些实施例中，所述锂电卷绕系统还可以包括检测轴，所述检测轴可以位于所述放卷轴和所述收卷轴之间，所述放卷轴上释放的料卷可以绕设在所述检测轴的表面，当所述放卷轴和所述收卷轴进行收放动作时，料卷会带动所述检测轴进行转动。
[0044]
而在单位采样间隔内，检测轴的转动角度是可以检测的，所述检测轴的直径是已知的，由此可以计算检测轴转动角度对应的横截面圆形的圆弧长，从而可以间接测量出料卷在单位采样间隔内的收放长度数据。
[0045]
在本技术实施例中，料卷在单位采样间隔内的收放长度数据还可以通过其他方式获取，本技术对此不作限制。
[0046]
在本技术实施例中，所述卷轴可以为放卷轴或收卷轴，也即，本技术既可以计算放卷轴上放料卷的卷径，也可以计算收料卷上收料卷的卷径。
[0047]
在本技术实施例中，所述获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据可以包括：确定目标采样频率；以所述目标采样频率获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据。
[0048]
在本技术实施例中，可以根据卷径测量精度、低通滤波器的衰减与截止频率等关键指标推算出最佳的收放长度数据以及转动角度数据的采样频率(即目标采样频率)。
[0049]
具体的，可以根据截止频率计算，一般选择截止频率的10倍以上，其中，截止频率是信号振幅衰减到-3db时对应的频率。
[0050]
在实际应用中，采样频率过大或过小都会对最终的膜厚与卷径的测量进度产生较大影响，导致最后达不到设计的指标。
[0051]
s103：根据所述收放长度数据和所述转动角度数据，计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据；
[0052]
在本技术实施例中，所述根据所述收放长度数据和所述转动角度数据，计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据可以包括：
[0053]
计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据d
δf
，
[0054][0055]
其中，δl为单位采样间隔内的收放长度数据，δθ为单位采样间隔内的转动角度数据，π为圆周率。
[0056]
在本技术实施例中，由于所述收放长度数据和所述转动角度数据存在高频干扰，导致计算出来的卷径波动较大，会影响控制系统的控制效果，因此接下来对所述初始卷径数据进行无滞后平滑处理。
[0057]
s105：对所述初始卷径数据进行零相位滤波，得到滤波处理后的中间卷径数据；
[0058]
在本技术实施例中，如图2和图3所示，所述对所述初始卷径数据进行零相位滤波，得到滤波处理后的中间卷径数据可以包括：
[0059]
s201：获取低通滤波器，所述低通位滤波器具有初始参数。
[0060]
在本技术实施例中，可以获取预先构建的低通滤波器。具体的，所述低通滤波器的构建方式可以为，根据低通滤波器传递函数的幅频特性关系式，计算低通滤波器的截止频率，再根据衰减度求出低通滤波器的阶数，从而确定出所述低通滤波器的初始条件。
[0061]
s203：对所述初始卷径数据进行首尾扩展，利用所述低通滤波器对首尾扩展后的初始卷径数据进行滤波，得到正向滤波数据。
[0062]
在本技术实施例中，因为滤波会使数据产生滞后，所以对初始卷径数据进行扩展。
[0063]
例如，如图3所示，所述初始卷径数据为a-b，对所述初始卷径数据a-b进行首尾扩展(前端加上数据o-a、尾部加上数据b-c)，得到数据o-c，并对扩展得到的数据o-c进行滤波，得到正向滤波数据(即滤波后的数据o-c)。
[0064]
s205：将所述正向滤波数据进行反转，利用所述低通滤波器对反转后的正向滤波数据进行滤波处理，得到反向滤波数据。
[0065]
例如，如图3所示，将正向滤波数据o-c进行反转，得到数据c-o，并对数据c-o进行滤波处理，得到反向滤波数据(即滤波后的数据c-o)。
[0066]
s207：将所述反向滤波数据进行反转，并删除反转后的反向滤波数据的首尾扩展部分，得到滤波处理后的中间卷径数据。
[0067]
例如，如图3所示，将滤波后的数据c-o进行反转，并删除扩展部分o-a和b-c，得到滤波处理后的中间卷径数据(即零相位滤波处理后的数据a-b)。
[0068]
在本技术实施例中，通过对所述初始卷径数据进行零相位滤波，可以在大幅度减小卷径测算数值波动的同时，消除数据滤波处理后存在的相位滞后问题。
[0069]
s107：对所述中间卷径数据进行拟合，得到拟合后的目标卷径数据。
[0070]
在本技术实施例中，所述对所述中间卷径数据进行拟合，得到拟合后的目标卷径数据可以包括：
[0071]
获取卷径拟合公式，所述卷径拟合公式根据卷径的变化规律构建而成；
[0072]
利用所述卷径拟合公式对所述中间卷径数据进行最小二乘法拟合，求解所述卷径拟合公式中的待定参数；
[0073]
根据拟合后的所述卷径拟合公式，得出卷轴在不同转动角度下的目标卷径数据。
[0074]
在本技术实施例中，滤波后的卷径数据(即中间卷径数据)虽然比较平滑，还是还有微小的波动，而卷径的变化规律可以近似为直线，因此可以获取卷径拟合公式y＝kx+b(在拟合前，k和b未知)对中间卷径数据进行基于最小二乘法规则的数据拟合。
[0075]
在本技术实施例中，拟合后的所述卷径拟合公式为y＝kx+b，其中，参数k用于表征单位采样间隔对应的卷径变化斜率，参数b用于表征拟合后的初始卷径，x为当前转动角度，y为当前转动角度下的目标卷径数据。
[0076]
在本技术实施例中，为了进一步提高卷径及膜厚的测算精度，基于卷径变化的趋势，又利用了基于最小二乘法规则的数据拟合技术，将经过零相位数字滤波处理后的中间卷径数据进行数据拟合，得到精度更高的实时目标卷径数据。
[0077]
在本技术实施例中，如图4所示，通过获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据，根据所述收放长度数据和所述转动角度数据，计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据，并对所述初始卷径数据进行零相
位滤波，得到滤波处理后的中间卷径数据，以及对所述中间卷径数据进行拟合，得到拟合后的目标卷径数据，可以大幅度减小实时卷径的波动，显著提高了卷径的精度与平滑性，保证了高速卷绕的卷绕过程平稳性和张力稳定性，提高了电芯的品质。
[0078]
在本技术实施例中，所述卷径计算方法还可以包括：
[0079]
获取拟合后的所述卷径拟合公式中的参数k；
[0080]
基于所述参数k与膜厚系数的乘积，确定实时膜厚数据。
[0081]
在本技术实施例中，膜厚计算公式为δ＝e*k，其中，δ为当前膜厚，e为固定的膜厚系数，该系数与单位采样间隔的大小有关，k即是卷径拟合公式中的参数k。
[0082]
在本技术实施例中，本技术不仅能够计算出高精度的目标卷径数据，同时还能测算出实时的高精度膜厚变化曲线，可为膜厚监测、极耳错位检测等提供数据支撑。
[0083]
本技术不仅仅可以应用在卷绕机收、放卷控制场合，在其它收、放卷控制高性能需求中同样实用。
[0084]
本技术实施例还提供了一种卷径计算装置，如图5所示，所述装置包括：
[0085]
数据获取模块510，用于获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据；
[0086]
初始卷径数据确定模块520，用于根据所述收放长度数据和所述转动角度数据，计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据；
[0087]
中间卷径数据确定模块530，用于对所述初始卷径数据进行零相位滤波，得到滤波处理后的中间卷径数据；
[0088]
目标卷径数据确定模块540，用于对所述中间卷径数据进行拟合，得到拟合后的目标卷径数据。
[0089]
在一些实施例中，所述数据获取模块可以包括：
[0090]
目标采样频率确定单元，确定目标采样频率；
[0091]
数据采样单元，用于以所述目标采样频率获取料卷在单位采样间隔内的收放长度数据、以及卷轴在单位采样间隔内的转动角度数据。
[0092]
在一些实施例中，所述初始卷径数据确定模块可以包括：
[0093]
初始卷径数据确定单元，用于计算所述卷轴在单位采样间隔内的初始卷径数据d
δf
，
[0094][0095]
其中，δl为单位采样间隔内的收放长度数据，δθ为单位采样间隔内的转动角度数据，π为圆周率。
[0096]
在一些实施例中，所述中间卷径数据确定模块可以包括：
[0097]
低通滤波器获取单元，用于获取低通滤波器，所述低通位滤波器具有初始参数；
[0098]
第一数据处理单元，用于对所述初始卷径数据进行首尾扩展，利用所述低通滤波器对首尾扩展后的初始卷径数据进行滤波，得到正向滤波数据；
[0099]
第二数据处理单元，用于将所述正向滤波数据进行反转，利用所述低通滤波器对反转后的正向滤波数据进行滤波处理，得到反向滤波数据；
[0100]
第三数据处理单元，用于将所述反向滤波数据进行反转，并删除反转后的反向滤
波数据的首尾扩展部分，得到滤波处理后的中间卷径数据。
[0101]
在一些实施例中，所述目标卷径数据确定模块可以包括：
[0102]
卷径拟合公式获取单元，用于获取卷径拟合公式，所述卷径拟合公式根据卷径的变化规律构建而成；
[0103]
数据拟合单元，用于利用所述卷径拟合公式对所述中间卷径数据进行最小二乘法拟合，求解所述卷径拟合公式中的待定参数；
[0104]
目标卷径数据确定单元，用于根据拟合后的所述卷径拟合公式，得出卷轴在不同转动角度下的目标卷径数据。
[0105]
在一些实施例中，拟合后的所述卷径拟合公式为y＝kx+b，
[0106]
其中，参数k用于表征单位采样间隔对应的卷径变化斜率，参数b用于表征拟合后的初始卷径，x为当前转动角度，y为当前转动角度下的目标卷径数据。
[0107]
在一些实施例中，所述装置还可以包括：
[0108]
参数获取模块，用于获取拟合后的所述卷径拟合公式中的参数k；
[0109]
实时膜厚确定模块，用于基于所述参数k与膜厚系数的乘积，确定实时膜厚数据。
[0110]
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
[0111]
图6是本技术实施例提供的卷径计算方法的电子设备的框图，该电子设备可以是终端，其内部结构图可以如图6所示。该电子设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、模型接口、显示屏和输入装置。其中，该电子设备的处理器用于提供计算和控制能力。该电子设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该电子设备的模型接口用于与外部的终端通过模型连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现本技术实施例中的方法。该电子设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该电子设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是电子设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。
[0112]
本领域技术人员可以理解，图6中示出的结构，仅仅是与本技术方案相关的部分结构的框图，并不构成对本技术方案所应用于其上的电子设备的限定，具体的电子设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
[0113]
在示例性实施例中，还提供了一种电子设备，包括：处理器；用于存储该处理器可执行指令的存储器；其中，该处理器被配置为执行该指令，以实现如本技术实施例中的方法。
[0114]
在示例性实施例中，还提供了一种计算机可读存储介质，当该存储介质中的指令由电子设备的处理器执行时，使得电子设备能够执行本技术实施例中的方法。
[0115]
在示例性实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行本技术实施例中的方法。
[0116]
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括
非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(rom)、可编程rom(prom)、电可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(ram)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram以多种形式可得，诸如静态ram(sram)、动态ram(dram)、同步dram(sdram)、双数据率sdram(ddrsdram)、增强型sdram(esdram)、同步链路(synchlink)dram(sldram)、存储器总线(rambus)直接ram(rdram)、直接存储器总线动态ram(drdram)、以及存储器总线动态ram(rdram)等。
[0117]
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本技术的其它实施方案。本技术旨在涵盖本技术的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本技术的一般性原理并包括本技术未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本技术的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0118]
应当理解的是，本技术并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本技术的范围仅由所附的权利要求来限制。