一种玻璃光纤拉丝设备优化生产方法
【专利摘要】本发明涉及一种玻璃光纤拉丝设备优化生产方法。本发明是通过各台同轴电缆护套机生产效率与产品品质和与之相对应的生产操作参数数据采集，对每台同轴电缆护套机的生产操作参数与产品品质，建立基于数据挖掘技术的模型，并结合并行的优化算法等手段，确立了一种多台同轴电缆护套机生产优化分配生产任务的方法，利用该方法可有效的在总生产任务一定的情况，通过优化分配各台护套机的生产任务，提高生产效率和产品品质。
【专利说明】一种玻璃光纤拉丝设备优化生产方法
【技术领域】
[0001]本发明属于信息与控制【技术领域】，涉及到自动化技术，特别是涉及一种玻璃光纤拉丝设备优化生产方法。
【背景技术】
[0002]玻璃光纤拉丝设备各个拉伸段玻璃光纤的拉丝速度，不同拉伸段的光纤直径，加热炉加热温度，玻璃光纤预制棒的馈送速度等生产操作参，对玻璃光纤的生产效率和品质有直接的影响。每一套光线拉丝设备(即使型号相同)在生产时都有其独特的特性，不同的生产操作参数都对应了不同的生产效率和产品品质。不同的生产操作参数的配置，会直接导致光纤不同的芯包比、同心率、折射率分布、直径比等品质指标。对于给定的一套玻璃光纤拉丝设备情况下，存在如何配置生产操作参数最优的问题，也是如何在给定的生产材料和需求下，最有效率的生产出品质最优的产品，完成生产任务的问题。
[0003]要获得较为准确的玻璃光纤拉丝设备生产操作参数与生产效率和产品品质间的关系，并在一定的生产要求下，为配置出最好生产操作参数，进行生产，并不是一件容易的事情。目前，还没有很好的解决方法。
[0004]实际生产中主要是靠工作人员经验，其目标也只是维持生产正常进行，并没有优化配置的概念，因此其整体生产过程还有可提升空间。
[0005]通过试验和生产中采集积累生产数据，再利用数据挖掘的方法，挖掘出生产操作参数与生产效率和产品品质间的关系，结合优化算法对生产操作参数进行配置优化是非常有潜力的方法。如何使该方法真正达到生产实际的要求，是该技术的关键，主要难题包括，如何提高模型的预测和泛化能力，如何实现有约束条件的优化分配。
【发明内容】
[0006]本发明的目标是针对给定的一套玻璃光纤拉丝设备情况下，提出一种优化的生产操作参数配置方法，优化内容兼顾了玻璃光纤拉丝设备生产的效率与产品品质指标。
[0007]本发明的技术方案是通过试验和生产中采集积累的生产数据，再利用数据挖掘的方法，挖掘出生产操作参数与生产效率和产品品质间的关系，对玻璃光纤拉丝设备的生产操作参数与产品品质，建立基于数据的模型，并结合优化算法等手段，建立一种玻璃光纤拉丝设备优化配置生产的方法，利用该方法可有效的通过优化生产操作参数，提高生产效率和广品品质。
[0008]本发明的具体步骤是:
[0009]步骤(1)针对给定的玻璃光纤拉丝设备及光纤直径的要求，设定分为N(N> I)级拉伸最终达到光纤产品的直径要求，每一级的拉出光纤直径为Cli e (difflin, difflJ, (i=l，2…N)，其中dimin为第i级拉出光纤直径允许最小值，difflax为第i级拉出光纤直径允许最大值。根据生产工艺要求设定产品光纤拉丝速度允许的范围:V G (Vmin, Vmax)，其中V为光纤拉丝速度， Vfflin为允许光纤拉丝最小速度，Vfflax为允许光纤拉丝最大速度；设定加热炉加热温度的允许范围T G (Tmin, Tmax)及预制棒的馈送速度允许范围Vy G (Vymin, Vymax)，其中T为加热炉加热温度，Tmin为允许加热炉最低加热温度，Tniax为允许加热炉最高加热温度，Vy为光纤预制棒馈送速度，V一为允许光纤预制棒最小馈送速度，Vymax为允许光纤预制棒最大馈送速度。以上所述:光纤拉伸级数(N)，每级对应的光纤拉出直径(di)，光纤拉丝速度(V)，加热炉加热温度(T)及光纤预制棒馈送速度(Vy)为玻璃光纤生产操作参数。在参数允许速度范围内，将各参数的允许范围均匀分为M(M > I)个区间，各参数允许范围内每个区间取一个数据作为代表，做不同拉丝速度、不同加热炉的加热温度和不同预制棒的馈送速度的组合试验，并记录相应参数组合下光纤产品品质，所述光纤产品品质指标包括:芯包比(a )、同心率(P )、折射率分布(Y )、直径比(S )，其获得的方法为成熟技术。将以上试验数据采集入试验数据库中备用。
[0010]步骤(2)采集玻璃光纤拉丝设备生产操作参数及相关的表征光纤产品品质的指标，建立生产实时数据库；具体的玻璃光纤拉丝设备生产操作参数和产品品质指标，通过玻璃光纤拉丝设备运行数控系统获取，或直接通过仪器测量采集，其获得的方法为成熟技术，将以上生产实时数据采集入实时数据库中备用。
[0011]所述生产操作参数与步骤(1)中相同为:光纤拉伸级数(N)，每级对应的光纤拉出直径(di)，光纤拉丝速度(V)，加热炉加热温度(T)，光纤预制棒馈送速度(Vy);所述光纤品质指标与步骤⑴中所述光纤产品品质指标相同为:芯包比(a )、同心率(P)、折射率分布U)、直径比(S)。
[0012]步骤(3)建模数据选择，针对给定的玻璃光纤拉丝设备，选取试验数据库中全部数据，另外，再在实时数据库中选取试验数据库中数据量的2倍到5倍的数据作为建模数据，数据要包括步骤(1)和步骤(2)中所述的生产操作参数及光纤产品品质指标的情况。
[0013]步骤(4)采用多 目标支持向量机方法针对建模数据建模，建立玻璃光纤的产品品质指标与生产操作参数间的模型；具体建模方法如下:
[0014]用于建模样本的输入参数及输出参数表不为丨x;，)^丨;=1，其中Xi表不第i组作为输
入数据向量的玻璃光纤拉丝设备生产操作参数，Ii表示第i组作为输出参数向量的玻璃光纤产品品质的指标，N为样本数量，以建模数据为基础，建立各玻璃光纤拉丝设备的产品品质指标与各生产操作参数间的关系模型。
[0015]采用支持向量机方法建模，支持向量机核函数选为径向基函数
【权利要求】
1. 一种玻璃光纤拉丝机优化生产方法，其特征在于该方法的步骤包括：步骤（1)针对给定的玻璃光纤拉丝设备及光纤直径的要求，设定分为N级拉伸最终达 到光纤产品的直径要求，每一级的拉出光纤直径为屯G (dimin, dimax), i=l, 2---N, N≤1,其 中dimin为第i级拉出光纤直径允许最小值，difflax为第i级拉出光纤直径允许最大值；根据生产工艺要求设定产品光纤拉丝速度允许的范围：V G (Vmin, Vmax)，其中V为光纤 拉丝速度，Vfflin为允许光纤拉丝最小速度，V_为允许光纤拉丝最大速度；设定加热炉加热 温度的允许范围T G (Tmin, Tmax)及预制棒的馈送速度允许范围Vy G (Vymin, Vymax)，其中T为 加热炉加热温度，Tmin为允许加热炉最低加热温度，T_为允许加热炉最高加热温度，Vy为 光纤预制棒馈送速度，Vymin为允许光纤预制棒最小馈送速度，Vy_为允许光纤预制棒最大馈 送速度；以上所述：光纤拉伸级数（N)，每级对应的光纤拉出直径（di)，光纤拉丝速度（V)， 加热炉加热温度（T)及光纤预制棒馈送速度（Vy)为玻璃光纤生产操作参数；在参数允许速 度范围内，将各参数的允许范围均匀分为M个区间，M3 1，各参数允许范围内每个区间取一 个数据作为代表，做不同拉丝速度、不同加热炉的加热温度和不同预制棒的馈送速度的组 合试验，并记录相应参数组合下光纤产品品质，所述光纤产品品质指标包括：芯包比（a)、 同心率（3)、折射率分布U)、直径比（S);将以上试验数据采集入试验数据库中备用； 步骤（2)采集玻璃光纤拉丝设备生产操作参数及相关的表征光纤产品品质的指标，建 立生产实时数据库；具体的玻璃光纤拉丝设备生产操作参数和产品品质指标，通过玻璃光 纤拉丝设备运行数控系统获取，或直接通过仪器测量采集，将以上生产实时数据采集入实 时数据库中备用；步骤（3)建模数据选择，针对给定的玻璃光纤拉丝设备，选取试验数据库中全部数据， 另外，再在实时数据库中选取试验数据库中数据量的2倍到5倍的数据作为建模数据，数据 要包括步骤（1)和步骤（2)中所述的生产操作参数及光纤产品品质指标的情况；步骤（4)采用多目标支持向量机方法针对建模数据建模，建立玻璃光纤的产品品质指 标与生产操作参数间的模型；具体建模方法如下：用于建模样本的输入参数及输出参数表不为|，其中Xi表不第i组作为输入数据向量的玻璃光纤拉丝设备生产操作参数，yi表示第i组作为输出参数向量的玻璃光纤产 品品质的指标，N为样本数量，以建模数据为基础，建立各玻璃光纤拉丝设备的产品品质指 标与各生产操作参数间的关系模型；采用支持向量机方法建模，支持向量机核函数选为径向基函数
【文档编号】C03B37/07GK103613272SQ201310560642
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2013年11月12日 优先权日:2013年11月12日
【发明者】王春林 申请人:杭州电子科技大学