專利名稱：用于懸浮金屬條的振動阻尼和形狀控制的方法和系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及金屬加工工業(yè)領(lǐng)域，并且更具體地涉及用于控制金屬條的移動的裝置和方法。
背景技術(shù)：
金屬加工工業(yè)中的金屬條或金屬片的處理涉及其沿著不同加工線(諸如例如熱浸鍍鋅線)的對金屬條的運輸。金屬條由于其相對薄和細(xì)長的形狀且由于許多振動源而易于在移動期間振動。特別地，振動由于線路的機械組件中的缺陷且由于不同的過程步驟 (例如，用于在鍍鋅步驟之后從金屬條吹去多余鋅的氣刀動作)而發(fā)生。因此，金屬條的運輸要求穩(wěn)定。在沒有穩(wěn)定的情況下，金屬條將經(jīng)受形狀損耗，例如彎曲，并且多個處理步驟將不那么高效。例如，所述氣刀動作期間的振動控制的缺乏將導(dǎo)致涂鋅的厚度可變和因此導(dǎo)致降低的產(chǎn)品質(zhì)量和增加的成本。因此將使得金屬條的處理低效且昂貴。因此容易地認(rèn)識到控制金屬條移動的重要性。公布的國際專利公開WO 2009/030269公開了一種用于穩(wěn)定并且控制金屬條的振動的方法。由多個非接觸式致動器基于模態(tài)形狀的組合來控制金屬條的輪廓(profile)， 其中所述模態(tài)形狀的組合近似于所述金屬條輪廓。使用與存在的致動器數(shù)目相同的模態(tài)形狀，將金屬條輪廓和作用在金屬條上的力表示為模態(tài)形狀的組合。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一般目的是提供用于控制金屬條(例如在加工線中處理的金屬條)的移動的方法和裝置。本發(fā)明的特定目的是提供用于獲得在加工線中處理的金屬條的改善的振動阻尼和形狀控制的方法和裝置。特別地，由在獨立權(quán)利要求中要求保護(hù)的方法來實現(xiàn)這些目的。依照本發(fā)明，提供了一種用于懸浮金屬條的振動阻尼和形狀控制的方法。該方法包括步驟由多個非接觸式傳感器來測量到金屬條的距離，提供距離測量結(jié)果；基于距離測量結(jié)果來生成偏轉(zhuǎn)輪廓；將偏轉(zhuǎn)輪廓分解成許多基礎(chǔ)形狀；以及由多個非接觸式致動器來控制偏轉(zhuǎn)輪廓?？刂频牟襟E包括為每個基礎(chǔ)形狀提供力分布的相應(yīng)組合。借助于本發(fā)明， 與已知方法相比，增加了自由度和偏轉(zhuǎn)形狀之間的解耦。此外，獲得能夠根據(jù)當(dāng)時的特定應(yīng)用的需要來修改致動器的數(shù)目方面的靈活性。依照本發(fā)明的實施例，力分布的每個相應(yīng)組合是至少基于在第一高度處計算的第一力分布和在第二高度處計算的第二力分布。從而提供了增加的準(zhǔn)確度，因為能夠用更接近于最佳形狀的形狀來形成施加于金屬條的總力。依照本發(fā)明的另一實施例，在金屬條的第一高度處和第二高度處沿著金屬條的寬度布置所述多個非接觸式致動器。從而提供了改善的穩(wěn)定性，并因此提供改善的金屬條處理效率。此類效率增加能夠轉(zhuǎn)換成增加的利潤率。依照本發(fā)明的仍另一實施例，確定來自基礎(chǔ)形狀的貢獻(xiàn)(contribution)的步驟包括確定用于各貢獻(xiàn)的系數(shù)。然后可以將該系數(shù)用于確定用于與特定基礎(chǔ)形狀相對應(yīng)的力分布的組合的振幅。因此提供了一種用于確定基礎(chǔ)形狀貢獻(xiàn)和力分布的相應(yīng)組合的高效且準(zhǔn)確的方法。該方法還可以容易地在軟件中實現(xiàn)。依照本發(fā)明的仍另一實施例，非接觸式致動器和/或傳感器的數(shù)目與基礎(chǔ)形狀的數(shù)目無關(guān)。依照本發(fā)明的仍另一實施例，該方法包括通過將力分布的所有組合加在一起來提供由非接觸式致動器施加于金屬條的總力的另一步驟。依照本發(fā)明的再另一實施例，在金屬條的第一和第二高度處布置至少兩行傳感器，并且該方法包括確定第一高度處的第一偏轉(zhuǎn)輪廓且確定第二高度處的第二偏轉(zhuǎn)輪廓、 基于第一偏轉(zhuǎn)輪廓來執(zhí)行金屬條的形狀控制且基于第二偏轉(zhuǎn)輪廓來執(zhí)行振動控制的進(jìn)一步的步驟?？梢詫⒂芍聞悠魇┘拥牧澐譃橛脕硖峁┬螤羁刂频木徛兓糠趾陀糜谔峁┱駝涌刂频脑谟删徛兓糠值男盘柼峁┑乃街車目焖僮兓糠?。因此可以根據(jù)需要使用不同的致動器力。還可以根據(jù)移動控制的預(yù)定目標(biāo)來修改致動器的放置。對于振動控制而言，優(yōu)選地將致動器力布置為盡可能接近于傳感器，雖然這對于形狀控制而言不那么關(guān)鍵。依照本發(fā)明的再另一實施例，控制偏轉(zhuǎn)輪廓的步驟包括使第一和第二力分布最優(yōu)化，從而平均地提供金屬條的最大扁平偏轉(zhuǎn)。本發(fā)明還提供了一種用于振動阻尼和形狀控制的系統(tǒng)，由此，實現(xiàn)了與上述類似的優(yōu)點。在閱讀本發(fā)明的實施例的詳細(xì)說明和附圖時，將清楚其其它特征和優(yōu)點。


圖Ia和Ib在不同的視圖中舉例說明金屬條上的傳感器和致動器的布置。圖2a_2c舉例說明振動的基礎(chǔ)形狀。圖3舉例說明作為不同力分布的結(jié)果的偏轉(zhuǎn)輪廓。圖4舉例說明沿著金屬條的橫截面的均方偏轉(zhuǎn)振幅。圖5舉例說明依照本發(fā)明的方法的步驟的流程圖。圖6示意性地舉例說明依照本發(fā)明的系統(tǒng)。
具體實施例方式本發(fā)明是基于本發(fā)明人認(rèn)識到能夠為在先前所述專利公開WO 2009/03(^69(授予與本申請相同的申請人)中公開的發(fā)明提供進(jìn)一步增加的解耦和增加的自由度。圖Ia舉例說明本發(fā)明的實施例和特別地金屬條上的傳感器和致動器的布置。在側(cè)視圖中舉例說明金屬條1，用箭頭和字母“T”來指示行進(jìn)方向并以“h”指示金屬條1的高度。在典型的加工線中，金屬條1可能幾千米長。因此可以將本文所使用的術(shù)語高度“h” 理解為包括金屬條的總長度的子集。因此，高度“h”是金屬條通過包括致動器和傳感器的穩(wěn)定化布置(未示出)時的其一部分的“快照”。
在穩(wěn)定化布置中將例如感應(yīng)位置傳感器的許多傳感器3沿著金屬條輪廓的寬度w 布置成一行或多行，在一實施例中在金屬條1的兩側(cè)(如圖Ib所示)。傳感器3是非接觸式傳感器，因此不與金屬條1進(jìn)行物理接觸。傳感器3被布置為測量到金屬條1的距離，從而提供距離測量結(jié)果。可以適當(dāng)?shù)剡x擇傳感器3的數(shù)目，但是應(yīng)至少與存在的基礎(chǔ)形狀一樣多。沿著金屬條1的寬度且如果使用多行則在其不同的高度處以一行或多行加、 2a‘布置許多致動器m,2a、(例如電磁鐵)。因此，附圖標(biāo)記加和加‘指的是在不同的高度h、Ii2處沿著金屬輪廓1的寬度布置的各行致動器W12"、ml", m,2a、…講，和 m〗2a’、m2/ ,…、mf' >…、。致動器m嚴(yán)、m嚴(yán)產(chǎn)生作用在金屬條1上的力。下面，用電磁鐵來舉例說明致動器％2a、但是應(yīng)認(rèn)識到致動器可以是其它類型的非接觸式致動器。圖Ib在沿著線a-a的視圖中舉例說明圖Ia的布置。如所述，在金屬條1的相對側(cè)可以存在附加的一行傳感器3'。此外，如圖所示，還可以在金屬條1的每側(cè)提供第二行傳感器4、4'。可以使用任何數(shù)目的傳感器和任何行數(shù)的傳感器。在致動器是電磁鐵的情況下，用于控制金屬條1的移動的力是磁力，并且然后存在布置于金屬條1的每側(cè)上的至少一行2b、2b'的電磁鐵mf、'。來自每個電磁鐵的一個線圈形成一對m,2a、mf線圈，其被一起控制以便使金屬條1穩(wěn)定。可以通過調(diào)節(jié)提供給電磁鐵的電流來控制作用在金屬條1上的磁力。在圖中，在金屬條的每側(cè)僅示出兩Rh、2b;2a'、2b'的電磁鐵，但依照本發(fā)明， 可以根據(jù)當(dāng)時的應(yīng)用適當(dāng)?shù)剡x擇電磁鐵附,2e、mf\ mfa.、m嚴(yán)的數(shù)目。由傳感器3執(zhí)行的距離測量使得能夠計算金屬條輪廓(在下文中表示為偏轉(zhuǎn)輪廓)。偏轉(zhuǎn)輪廓是如在依照圖Ib的視圖中看到的金屬條1的形狀，并且在與布置有傳感器 3的高度相對應(yīng)的金屬條1的高度處?？梢詫⑵D(zhuǎn)輪廓表示為許多自然模式或自然振動的線性組合，在下文中表示為振動的基礎(chǔ)形狀或簡稱為基礎(chǔ)形狀。圖加舉例說明用分別羅馬數(shù)字I、II、II、IV和V編號的前五個基礎(chǔ)形狀。在理論上存在無窮多個基礎(chǔ)形狀，但是在下文中，將五個第一基礎(chǔ)形狀用于舉例說明本發(fā)明?？梢澡b于平衡計算工作量和期望的準(zhǔn)確度，來選擇用于估計偏轉(zhuǎn)輪廓的基礎(chǔ)形狀的數(shù)目。圖2b以另一表示來舉例說明第一基礎(chǔ)形狀I(lǐng)，由此看到基礎(chǔ)形狀I(lǐng)偏轉(zhuǎn)對應(yīng)于從中心線a-a的線性平移。圖2c舉例說明各行加‘和2b'的電磁鐵中的兩個如何作用在金屬條1上以便使偏轉(zhuǎn)最小化。特別地，以提供抵消由振動引起的偏轉(zhuǎn)的磁力的方式來控制電磁鐵m廣、m嚴(yán)、m嚴(yán)'、附嚴(yán)。在圖中所示的特定情況下，來自行加‘的電磁鐵和mf 的力可以例如是零，同時，布置在金屬條的相對側(cè)的行沘‘的電磁鐵mf’和mf提供相等的磁力f。(多個)其它行的電磁鐵以相應(yīng)的方式作用在金屬條1上，在抵消測量的偏轉(zhuǎn)時支撐第一行。也就是說，進(jìn)行作用以抵消該特定高度處的偏轉(zhuǎn)。以相應(yīng)的方式來控制其它基礎(chǔ)形狀?；谟只谟蓚鞲衅魈峁┑木嚯x測量結(jié)果確定的偏轉(zhuǎn)輪廓，提供特定的力形狀， 目的是獲得期望的金屬條輪廓。期望的金屬條輪廓通常是盡可能扁平的輪廓，即盡可能地遵循中心線a-a?？偭蚩偭Ψ植急硎緫?yīng)如何調(diào)諧電磁鐵、m22a、…、mf, ... m2na和m產(chǎn)、m2/..... mfa’、…、m嚴(yán)，從而提供以使得振動的效果被最好地抵消的方式來
提供作用在金屬條1上的力。對于每個基礎(chǔ)形狀I(lǐng)、II、III、IV、V而言，提供了控制各基礎(chǔ)形狀的控制器。例如， 對于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)而言，提供第一控制器，其基于從所有傳感器3獲得的距離測量結(jié)果來計算最好地抵消由基礎(chǔ)形狀I(lǐng)引起的偏轉(zhuǎn)貢獻(xiàn)的力分布的組合。力分布是在特定高度處來自針對一個基礎(chǔ)形狀的單獨電磁鐵對、m,26的力的預(yù)先指定組合。在使用在某個高度處作用在金屬條1上的單行致動器的情況下，計算該高度處的偏轉(zhuǎn)輪廓并將其分解成不同的基礎(chǔ)形狀I(lǐng)、II、III、IV、V。對于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)而言，第一控制器確定力分布的預(yù)先指定組合，并確定振幅Al。例如，預(yù)先指定組合可以是(由致動器對 m2xa, m^施加的力1+由致動器對mf、mf施加的力1)。然后，將力的此預(yù)先指定組合與根據(jù)從基礎(chǔ)形狀I(lǐng)對偏轉(zhuǎn)輪廓的貢獻(xiàn)適當(dāng)?shù)卮_定的振幅Al相乘。對于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)I而言， 第二控制器確定用于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)I的力分布的預(yù)先指定組合以及相應(yīng)的振幅A2等等。也就是說，針對基礎(chǔ)形狀I(lǐng)計算第一力分布，第一力分布是用于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)的來自單獨電磁鐵對 mfa、的力的預(yù)先指定組合；針對基礎(chǔ)形狀I(lǐng)I計算第二力分布，第二力分布是用于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)I的來自單獨電磁鐵對m,2a、m產(chǎn)的力的預(yù)先指定組合等。然后可以通過將力分布的所有組合加在一起來確定總力并由致動器施加于金屬條1。如果在不同的高度處提供附加的一行致動器，則提供不同高度處的力分布的組
I=I O例如，可以將高度Ii1處的用于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)的第一力分布表示為(由致動器對 mf施加的力1+由致動器對m22a、mf施加的力1)*振幅Ah1?？梢詫⒏叨萾!2處的
用于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)的第二力分布表示為(0. 99*由致動器對m嚴(yán)，mf施加的力1+1. 0*由致動器對m22a’，mf ’施加的力1) *振幅Ah2。控制基礎(chǔ)形狀I(lǐng)的控制器包括此類振幅Ahp Ah2 的預(yù)先指定組合并根據(jù)從基礎(chǔ)形狀I(lǐng)對偏轉(zhuǎn)輪廓的貢獻(xiàn)來確定振幅A。可以針對金屬條1 的特定高度確定一個或多個力分布。提供第二控制器，其計算最好地抵消由基礎(chǔ)形狀I(lǐng)I引起的偏轉(zhuǎn)貢獻(xiàn)的力分布的組合，提供第三控制器，其計算最好地抵消由基礎(chǔ)形狀I(lǐng)I引起的偏轉(zhuǎn)貢獻(xiàn)的力分布的組合等等。對于每個基礎(chǔ)形狀I(lǐng)、II、III、IV、V而言，能夠確定力分布的組合，其在某種意義上是力分布的“最好”組合。本文中的“最好”在大多數(shù)情況下是將在最大程度上抵消從特定基礎(chǔ)形狀對偏轉(zhuǎn)的貢獻(xiàn)的力分布的組合。如果在多個高度處確定了偏轉(zhuǎn)分布，則提供不同高度處的力分布的組合。應(yīng)注意的是，被指定為用于控制特定基礎(chǔ)形狀的控制器可以是單個單元或多個單元；例如，在控制器是PID(比例積分微分)的情況下，可以將其劃分成三個單元分別為P、 I 禾口 D。所有控制器被相互解耦，確定用于各基礎(chǔ)形狀的力分布的各組合。然后通過將不同控制器的力分布組合組合成實際電磁鐵響應(yīng)來確定將被施加于金屬條1的總力。也就是說，總力是包括任何的各振幅的所有力分布的和，并且可能將該和與某個振幅相乘。雖然授予與本申請相同的申請人的前述專利公開WO 2009/030269使用了與存在的致動器數(shù)目相同的基礎(chǔ)形狀，但本發(fā)明通過使用任何數(shù)目的致動器和任何行數(shù)的致動器來提供增加的解耦和更高的自由度。特定致動器行因此可以包括任何數(shù)目的致動器，該數(shù)目與所使用的基礎(chǔ)形狀的數(shù)目無關(guān)。簡要而言，依照本發(fā)明，保留了控制單個基礎(chǔ)形狀的概念，但是作為控制與存在的電磁鐵一樣多的基礎(chǔ)形狀的替代，沿著偏轉(zhuǎn)輪廓且在優(yōu)選實施例中還在不同的高度處形成線性無關(guān)的力分布。通過操縱力分布的一個組合的振幅來控制一個偏轉(zhuǎn)輪廓。將力分布選擇為實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)形狀之間的最佳解耦?！獋€控制器控制一個特定的基礎(chǔ)形狀，但是其輸出力分布是基于至少兩個力分布，例如，高度h處的力分布和高度Ii2處的另一力分布。優(yōu)選地，存在至少兩個并行行2a、 2b;2a’、2b’的電磁鐵。沿著金屬條1的寬度的電磁鐵的數(shù)目或電磁鐵的行數(shù)與受控基礎(chǔ)形狀的數(shù)目沒有聯(lián)系?？梢允褂酶髷?shù)目的電磁鐵以便實現(xiàn)以更高準(zhǔn)確度接近期望的一些力分布的力分布。此外，除了要求與存在的基礎(chǔ)形狀一樣多的傳感器的前述約束之外，傳感器的數(shù)目與受控基礎(chǔ)形狀的數(shù)目沒有聯(lián)系。通過增加傳感器的數(shù)目，改善了估計偏轉(zhuǎn)形狀方面的準(zhǔn)確度。用于實現(xiàn)偏轉(zhuǎn)形狀之間的解耦的一個方法是施加與近似偏轉(zhuǎn)形狀的基礎(chǔ)形狀相同的力分布。在圖3中舉例說明用于實現(xiàn)解耦的另一方法。上圖示出用于兩個不同力分布的沿著金屬條橫截面的模擬穩(wěn)態(tài)偏轉(zhuǎn)。下圖舉例說明這兩個力分布，一個表示為“扁平力分布” 且另一個表示為“最優(yōu)化力分布”。可以看到，與基礎(chǔ)形狀不同的最優(yōu)化力分布將提供更好的結(jié)果。然而，應(yīng)注意的是，以放大的比例示出了上圖中所示的偏轉(zhuǎn)輪廓并且兩個偏轉(zhuǎn)輪廓實際上是相當(dāng)扁平的。正常地，不同偏轉(zhuǎn)形狀之間的耦合動態(tài)地比在穩(wěn)態(tài)下大。讓Si表示一個偏轉(zhuǎn)形狀中的對一個力分布fj的振幅的響應(yīng)。目的是在索引i和j不同時使所有頻率下的此響應(yīng)最小化。此最小化是比僅在穩(wěn)態(tài)下實現(xiàn)解耦更困難的任務(wù)。依照本發(fā)明的實施例，應(yīng)用至少兩行電磁鐵，即在金屬條的不止一個橫截面處施加力。換言之，提供至少兩行電磁鐵，其在金屬條的兩個不同高度處、即在兩個不同橫截面處，在金屬條上提供力。圖4舉例說明沿著金屬條的橫截面的均方偏轉(zhuǎn)振幅。均方偏轉(zhuǎn)振幅被定義為偏轉(zhuǎn)振幅的平方的頻率上的積分/ Idef(co) |Μω。首先參考上圖，舉例說明了兩個情況表示為“一個力分布”的第一圖是僅在與測量偏轉(zhuǎn)的地方相同的橫截面處(例如在高度h/2處) 施加力的結(jié)果。表示為“兩個力分布”的第二圖是還在處于上述第一個之上一定距離(高度)的橫截面處施加力的結(jié)果。對于兩個情況而言，使施加的力分布最優(yōu)化以便以平均值給出最大扁平偏轉(zhuǎn)。在下圖中舉例說明了力分布最優(yōu)化單個力分布、第一橫截面處的力分布和第二橫截面處的力分布。懸浮金屬條的某個橫截面處的偏轉(zhuǎn)被描述為基礎(chǔ)形狀的線性組合。通過操縱在金屬條的橫截面處施加的力分布的振幅或通過在多個橫截面處施加的力分布的組合來控制一個偏轉(zhuǎn)形狀的振幅。通過將多個力致動器的效果組合來施加力分布。不存在對能夠用來形成一個力分布的致動器的數(shù)目的限制。可以通過金屬條的偏轉(zhuǎn)的測量來估計偏轉(zhuǎn)輪廓的振幅。除金屬條的穩(wěn)定化、即振動的減少之外，還期望控制沿著金屬條的橫截面的靜態(tài)偏轉(zhuǎn)輪廓。將靜態(tài)或平均偏轉(zhuǎn)輪廓的此控制表示為形狀控制。金屬條可能暴露于靜態(tài)偏轉(zhuǎn)， 這是應(yīng)防止的。目的在于減少金屬條振動的控制動作必須是非?？焖俚摹＿@對其中致動器僅施加穩(wěn)定力的位置與其中測量偏轉(zhuǎn)的位置之間的距離施加限制。特別地，偏轉(zhuǎn)測量點，即傳感器的放置，以及致動器的放置應(yīng)盡可能地接近于將實現(xiàn)穩(wěn)定化的位置。例如，在其中從金屬條吹去多余鋅的氣刀過程步驟期間，將期望將傳感器和致動器放置得盡可能接近于流動的空氣。由于諸如電磁鐵的尺寸和沿著加工線的有限空間的物理限制，這幾乎是不可能的，至少對于致動器而言是不可能的。與此相反，靜態(tài)偏轉(zhuǎn)輪廓的控制、形狀控制可能明顯更慢。此外，傳感器和致動器的放置不那么關(guān)鍵。對于形狀控制而言，可以在與致動器的更大距離處進(jìn)行測量且仍獲得令人滿意的準(zhǔn)確度。依照本發(fā)明的實施例，可以由致動器來施加力，其中，由致動器施加的力被劃分成兩個部分，快速地作用以便減少在致動器的直接附近區(qū)域中測量的振動的一部分以及在遠(yuǎn)離致動器一定距離處更緩慢地修正金屬條輪廓的第二部分。在本發(fā)明的本實施例中，可以根據(jù)移動控制的目的(即根據(jù)是要控制振動還是要控制金屬條的靜態(tài)形狀)來使用致動器中的選擇性的一些。特別地，提供了布置在不同高度處(例如在高度Ii1和Ii2處)的至少兩行傳感器3、 3' ；4,4'。然后基于由不同行的傳感器3、3' ；4,4'提供的各組距離測量結(jié)果來確定兩個不同的偏轉(zhuǎn)輪廓，即高度Ii1處的第一偏轉(zhuǎn)輪廓和高度Ii2處的第二偏轉(zhuǎn)輪廓。如上所述， 確定用于力分布的組合。為了控制形狀，將緩慢變化的振幅用于平均地控制偏轉(zhuǎn)輪廓中的一個。對于振動控制而言，將更快速的變化用于控制另一偏轉(zhuǎn)輪廓。由致動器施加的磁力被劃分成用來提供形狀控制的緩慢變化部分和被用于提供振動控制的在由緩慢變化信號提供的水平周圍的快速變化。受控靜態(tài)金屬條偏轉(zhuǎn)輪廓甚至可以來自與條輪廓密切相關(guān)的推理度量。例如，可以使用經(jīng)特殊修改的測量金屬條的厚度并基于此來控制形狀的傳感器。示例包括連續(xù)鍍鋅中的鋅厚度的在線測量。應(yīng)認(rèn)識到，例如可以以許多不同方式通過直接測量或間接測量來獲得鋅厚度。現(xiàn)在參考圖5，本發(fā)明因此提供了一種例如在處理設(shè)施中的運輸期間用于懸浮金屬條1的振動阻尼和形狀控制的方法10。該方法包括借助于多個非接觸式傳感器3來測量 11到金屬條1的距離的第一步驟。從而提供距離測量結(jié)果。應(yīng)注意的是，可以在金屬條1 的不同高度處布置傳感器3，并且可以提供多組距離測量結(jié)果，一組距離測量結(jié)果對應(yīng)于一個高度。該方法包括基于所獲得的距離測量結(jié)果來生成12偏轉(zhuǎn)輪廓的第二步驟。因此借助于距離測量結(jié)果來近似偏轉(zhuǎn)輪廓。該方法包括將偏轉(zhuǎn)輪廓分解成13許多基礎(chǔ)形狀I(lǐng)、II、III、IV、V的第三步驟。也就是說，將偏轉(zhuǎn)輪廓表示為基礎(chǔ)形狀的和。例如可以確定描述從每個基礎(chǔ)形狀對偏轉(zhuǎn)輪廓的貢獻(xiàn)的系數(shù)。也就是說，可以用系數(shù)％來表示來自基礎(chǔ)形狀I(lǐng)的貢獻(xiàn)，可以用系數(shù)％來表示來自基礎(chǔ)形狀I(lǐng)I的貢獻(xiàn)，可以用系數(shù)％來表示來自基礎(chǔ)形狀i的貢獻(xiàn)等等。此類系數(shù)通常是時間相關(guān)的。因此偏轉(zhuǎn)輪廓是基礎(chǔ)形狀的和^I+hll+aJII+iMV+aJ。
然后，將系數(shù)(a1; a2, a3, a4, a5)用于確定用于特定基礎(chǔ)形狀的力分布的相應(yīng)組合的振幅；將系數(shù)％用于確定用于基礎(chǔ)形狀I(lǐng)的力分布的特定組合的振幅等。亦即，最好地抵消由該特定基礎(chǔ)形狀引起的偏轉(zhuǎn)的力分布組合。如果使用布置在不同高度處的多個傳感器，則可以確定相應(yīng)數(shù)目的偏轉(zhuǎn)輪廓。對于每個偏轉(zhuǎn)輪廓而言，可以基于不同組的實際測量距離來建立許多力分布，該測量由各行傳感器進(jìn)行。在一實施例中，將所有力分布用于控制偏轉(zhuǎn)輪廓。如果例如兩個偏轉(zhuǎn)輪廓可用，則可以將緩慢調(diào)節(jié)(用于形狀控制)用于控制偏轉(zhuǎn)輪廓中的一個并將快速調(diào)節(jié)(用于阻尼振動)用于控制另一偏轉(zhuǎn)輪廓。該方法包括用多個非接觸式致動器h、2bJa'、2b'來控制14偏轉(zhuǎn)輪廓的第四步驟。控制的步驟包括為每個基礎(chǔ)形狀I(lǐng)、II、III、IV、V提供力分布的相應(yīng)組合。每個組合可以包括至少兩個力分布。在本發(fā)明的實施例中，力分布的每個組合是基于在金屬條1的第一高度Ii1處計算的第一力分布和在第二高度Ii2處計算的第二力分布。然后可以基于第一和第二力分布為各基礎(chǔ)形狀提供組合的力分布。最后可以通過將所有力分布組合加在一起來提供由致動器施加于金屬條1的總力。優(yōu)選地在金屬條1的第一和第二高度hp h2處沿著金屬條1的寬度布置被布置成 Rh、2b;2a'、2b'的所述多個非接觸式致動器。本發(fā)明還提供了一種相應(yīng)的系統(tǒng)，包括用于執(zhí)行如上所述的方法的裝置，即用于例如在處理設(shè)施中的運輸期間的懸浮金屬條1的振動阻尼和/或形狀控制的方法。特別地， 參考圖6，如上所述，系統(tǒng)20包括被布置為測量到金屬條1的距離的傳感器3和在金屬條1 的不同高度處沿著其寬度布置的任何行數(shù)h、2b;2a'、2b' ；2a"、2b"的任何數(shù)目的致動器。系統(tǒng)20還包括用于如上所述地執(zhí)行方法10的裝置21。此類裝置21可以是任何適當(dāng)?shù)奶幚硌b置，例如微處理器或計算機，由此借助于軟件22、硬件、固件或其任何組合來實現(xiàn)所述方法。裝置21還包括用于控制致動h、2b;2a'、2b' ；2a"、2b〃的裝置23，例如確定由各致動器施加的力并向致動器發(fā)送用于實現(xiàn)這些力的控制命令。
權(quán)利要求
1.一種用于懸浮金屬條(1)的振動阻尼和/或形狀控制的方法(10)，該方法包括步驟-用多個非接觸式傳感器(3，4)來測量(11)到所述金屬條(1)的距離，提供距離測量結(jié)果，-基于所述距離測量結(jié)果來生成(12)偏轉(zhuǎn)輪廓，-將所述偏轉(zhuǎn)輪廓分解成(13)許多基礎(chǔ)形狀(I，II，III，IV，V)，其特征在于步驟-由多個非接觸式致動器(<。，m22a, .·., mfa,…，m 2a禾口 m產(chǎn)’，m2/ ,…， mfa'，...，m)a、來控制(14)所述偏轉(zhuǎn)輪廓，所述控制步驟包括為每個所述基礎(chǔ)形狀(I， II，III，IV，V)提供力分布的相應(yīng)組合。
2.如權(quán)利要求1所述的方法(10)，其中，力分布的每個組合是至少基于在所述金屬條 (1)的第一高度Oi1)處計算的第一力分布和在所述金屬條(1)的第二高度(h2)處計算的第二力分布。
3.如權(quán)利要求2所述的方法(10)，其中，分別在所述第一高度Oi1)處和所述第二高度(h2)處沿著所述金屬條(1)的寬度布置所述多個非接觸式致動器 (m\a , τη]" , ...，mfa ,…，m2na^Wm2xa' , m2/，…，mfa'，... mfa')。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的方法(10)，其中，將所述偏轉(zhuǎn)輪廓分解成(1 基礎(chǔ)形狀 (I，II，III，IV，V)的所述步驟包括確定用于各貢獻(xiàn)的系數(shù)( , a2, a3, a4, a5)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法(10)，其中，將所述系數(shù)( ,a2, a3, a4, a5)用于確定對應(yīng)于特定基礎(chǔ)形狀的力分布的組合的振幅。
6.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法(10)，包括進(jìn)一步的步驟-通過將力分布的所有所述組合加在一起來提供由所述非接觸式致動器 (m^, m22a ,…，mfa ,…，Wn2^Pm12"' , m2/ ,…，mf',…，w,2a')施加于金屬條(1)的總力。
7.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法(10)，其中，控制(14)所述偏轉(zhuǎn)輪廓的所述步驟包括使力分布的所述組合最優(yōu)化，從而平均地提供所述金屬條的最大扁平偏轉(zhuǎn)。
8.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法(10)，其中，所述非接觸式致動器 (m,2fl , w22a, ..., mf ,…，w 2a禾口m^’ , m2/ , ..., mfa',…，m,2a')包括電磁鐵。
9.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法(10)，其中，至少兩行(3，4)傳感器被布置在所述金屬條(ι)的第一和第二高度O^h2)處，并且其中，所述方法包括進(jìn)一步的步驟-確定所述第一高度Oi1)處的第一偏轉(zhuǎn)輪廓并確定所述第二高度(h2)處的第二偏轉(zhuǎn)輪廓，以及-基于所述第一偏轉(zhuǎn)輪廓來執(zhí)行所述金屬條(1)的形狀控制并基于所述第二偏轉(zhuǎn)形狀來執(zhí)行振動控制。
10.如權(quán)利要求9所述的方法(10)，其中，由所述致動器( m22% …，mfa,m2nammfa' , m2/ ,…，mfa',…，m,2fl')施加的力被劃分成用來提供所述形狀控制的緩慢變化部分和被用于提供所述振動控制的在由所述緩慢變化部分的信號提供的水平周圍的快速變化部分。
11.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述組合包括至少兩個力分布。
12.如前述權(quán)利要求中的任一項所述的方法，其中，所述非接觸式致動器和/或傳感器的數(shù)目與基礎(chǔ)形狀的數(shù)目無關(guān)。
13.一種用于懸浮金屬條(1)的振動阻尼和/或形狀控制的系統(tǒng)(20)，所述系統(tǒng)00) 包括-多個非接觸式傳感器(3)，其測量到所述金屬條(1)的距離，從而提供距離測量結(jié)果，-用于基于所述距離測量結(jié)果來生成偏轉(zhuǎn)輪廓的裝置，-用于將所述偏轉(zhuǎn)輪廓分解成許多基礎(chǔ)形狀(I，II，III，IV，V)的裝置，-多個非接觸式致動器ml%…，mf,…，禾口叫2°'，ml"',…， mfa' ,mfa'),其特征在于-用于確定從每個基礎(chǔ)形狀(I，II，III，IV, V)對偏轉(zhuǎn)輪廓的貢獻(xiàn)的裝置，-用于由所述多個非接觸式致動器(<°，mz2a, ..., mfa, .·., m2n\ m2/ > m2/ ,…，mf',…，mfa'mmfa", m2/,…，mfa",…，w,2a")來控制所述偏轉(zhuǎn)輪廓的裝置，所述控制包括為每個所述基礎(chǔ)形狀(I，II，III，IV，V)提供力分布的相應(yīng)組合，所述組合包括至少兩個力分布。
14.如權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)(20)，其中，所述相應(yīng)力分布中的每一個基于在所述金屬條(1)的第一高度Oi1)處計算的第一力分布和在所述金屬條(1)的第二高度(h2)處計算的第二力分布。
15.如權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)00)，其中，所述非接觸式致動器 (m\a , m\a , ..., mfa , ... m2na , m2/，m2/，…，mf'，...，mfa'和 W12""，m2/ ,…，mfa",…，m,2a")包括電磁鐵。
全文摘要
依照本發(fā)明，提供了一種用于懸浮金屬條的振動阻尼和形狀控制的方法。該方法包括步驟用多個非接觸式傳感器3來測量到金屬條1的距離，提供距離測量結(jié)果；基于距離測量結(jié)果來生成偏轉(zhuǎn)輪廓；將偏轉(zhuǎn)輪廓分解層許多基礎(chǔ)形狀I(lǐng)、II、III、IV、V；以及由多個非接觸式致動器和來控制偏轉(zhuǎn)輪廓，控制的步驟包括為基礎(chǔ)形狀I(lǐng)、II、III、IV、V中的每一個提供力分布的相應(yīng)組合。
文檔編號F16F15/00GK102421542SQ200980159193
公開日2012年4月18日 申請日期2009年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月1日
發(fā)明者M·莫蘭德, P·里賓, R·斯塔爾 申請人:Abb研究有限公司