背景

相關(guān)申請的交叉引用

本申請依據(jù)35u.s.c.§120要求于2014年9月22日提交的美國專利申請系列號14/492580的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請為基礎(chǔ)且該申請的全部內(nèi)容通過引用納入本文。

本說明書總體上涉及玻璃板的制造方法，更具體而言，所述方法涉及用于控制生產(chǎn)玻璃板的玻璃帶中的厚度楔形的方法。

技術(shù)背景

隨著玻璃基材更廣泛地用于多種應用中，對玻璃的各屬性進行控制的能力變得越來越重要。具體而言，使玻璃板保持特定的厚度屬性對于許多消費裝置應用而言是重要的，因為規(guī)格以外的變化會影響玻璃基材的匹配和/或裝置的最終整體尺寸。

通常，使用下拉法來制造可被分割成離散玻璃板的玻璃帶。形成玻璃帶的熔融玻璃的流動和溫度變化可導致玻璃缺陷，例如板材厚度的變化以及其它影響。因此，可對玻璃的流動和溫度進行控制以使玻璃帶的厚度變化降到最小。然而，用于補償玻璃帶的厚度的長期變化的常規(guī)方法可加重玻璃帶的厚度的短期變化，導致制造損耗和生產(chǎn)成本的增加。

因此，需要用于控制玻璃帶的厚度的替代性方法，所述方法能夠同時解決厚度的長期和短期變化而降低由玻璃帶形成的玻璃板的厚度變化。

發(fā)明概述

根據(jù)一種實施方式，一種用于控制玻璃帶中的楔形變化的方法，所述方法包括使熔融玻璃流過成形容器的會聚側(cè)面，從成形容器的根部拉制玻璃帶，測量玻璃帶的至少一部分寬度上的楔形變化，基于所測得的楔形變化對成形容器的傾斜以及成形容器的堰附近的溫度進行調(diào)節(jié)，以減少玻璃帶的該寬度上的楔形變化，以及對玻璃帶的該部分寬度上的楔形變化進行重新測量。

在另一種實施方式中，熔合拉制裝置包含成形容器、傾斜機件、至少一個加熱機件和自動厚度控制系統(tǒng)。成形容器具有第一端部、第二端部和位于該成形容器上表面中的槽。傾斜機件使成形容器傾斜以改變成形容器的第一端部相對于成形容器的第二端部的位置；加熱機件向成形容器的堰附近的區(qū)域供熱。自動厚度控制系統(tǒng)包含具有處理器和存儲計算機可讀可執(zhí)行指令組的存儲器的控制器。當指令組被處理器執(zhí)行時，多變量控制系統(tǒng)接收來自拉制底部的厚度計的楔形變化計算結(jié)果；基于所接收的楔形變化計算結(jié)果確定楔形變化的高頻分量(component)和楔形變化的低頻分量；計算用以降低楔形變化的高頻分量的傾斜設(shè)定值；計算用以降低楔形變化的低頻分量的溫度設(shè)定值；向傾斜機件提供傾斜設(shè)定值；以及向至少一個加熱機件提供溫度設(shè)定值。

在另一種實施方式中，一種用于控制玻璃帶的寬度上的楔形變化的方法包括使熔融玻璃流過成形容器的會聚側(cè)面；從成形容器的根部拉制玻璃帶；測量玻璃帶的一部分寬度上的楔形變化；基于楔形變化的高頻分量對成形容器的傾斜進行調(diào)節(jié)，以減少玻璃帶的所述寬度上的楔形變化；基于楔形變化的低頻分量對成形容器的堰處的溫度進行調(diào)節(jié)，以減少玻璃帶的所述寬度上的楔形變化；以及測量玻璃帶的所述部分寬度上的調(diào)節(jié)后的楔形變化。

在以下的詳細描述中給出了本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點，通過所作的描述，其中的部分特征和優(yōu)點對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言是顯而易見的，或者通過實施包括以下詳細描述、權(quán)利要求書以及附圖在內(nèi)的本文所描述的實施方式而被認識。

應理解，前面的一般性描述和以下的詳細描述都描述了各種實施方式且都旨在提供用于理解所要求保護的主題的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對各種實施方式的進一步理解，附圖并入本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖例示了本文所描述的各種實施方式，且與描述一起用于解釋所要求保護的主題的原理和操作。

附圖的簡要說明

圖1a圖示了根據(jù)本文所述的一種或多種實施方式的熔合拉制法；

圖1b圖示了根據(jù)本文所述的一種或多種實施方式的熔合拉制裝置的透視圖；

圖2圖示了根據(jù)本文所述的一種或多種實施方式的熔合拉制裝置的側(cè)視圖；

圖3是根據(jù)本文所述的一種或多種實施方式的利用多變量控制系統(tǒng)執(zhí)行對楔形厚度的控制的方法的流程圖；

圖4是顯示楔形厚度數(shù)據(jù)(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖5是顯示楔形厚度數(shù)據(jù)(y軸)隨圖4中所示的楔形厚度數(shù)據(jù)的頻率(x軸)而變化的圖表；

圖6是顯示熔合拉制裝置的傾斜角的變化(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖7是顯示楔形厚度的變化(y軸)隨與圖6所示的傾斜角變化相對應的時間(x軸)而變化的圖表；

圖8是顯示楔形厚度的變化(y軸)隨與上側(cè)溫度變化-0.3℃相對應的時間(x軸)而變化的圖表；

圖9是顯示使用用于熱調(diào)節(jié)和傾斜的常規(guī)的比例和積分(pi)控制系統(tǒng)得到的楔形變化的增益響應(y軸)隨頻率(x軸)而變化的圖表；

圖10是顯示根據(jù)常規(guī)pi控制系統(tǒng)得到的溫度位移(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖11是顯示根據(jù)多變量控制算法得到的溫度位移(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖12是顯示根據(jù)常規(guī)pi控制系統(tǒng)得到的傾斜位移(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖13是顯示根據(jù)多變量控制算法得到的傾斜位移(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖14是顯示使用常規(guī)pi溫度控制系統(tǒng)得到的模擬的楔形變化(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖15是顯示使用常規(guī)pi傾斜控制系統(tǒng)得到的模擬的楔形變化(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖16是顯示使用多變量控制系統(tǒng)得到的模擬的楔形變化(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖17是顯示在傾斜控制下的楔形量(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖18是顯示在使用常規(guī)的自動化厚度控制系統(tǒng)(atcs)的熱控制下的楔形量(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；

圖19是顯示相比于使用常規(guī)atcs控制楔形的熱控制的結(jié)果的傾斜控制結(jié)果的楔形量(y軸)的箱線圖；

圖20是顯示楔形的滾動標準偏差(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表；以及

圖21圖示了使用多變量楔形控制(mwc)、常規(guī)atcs以及pi控制系統(tǒng)所得到的總楔形控制、長期楔形控制和短期楔形控制的結(jié)果，其中，楔形的量沿著y軸測得。

發(fā)明詳述

下面對用于控制玻璃帶中的楔形變化的方法和設(shè)備的各種實施方式進行詳細描述，其例子在附圖中示出。只要可能，在附圖中使用相同的附圖標記表示相同或相似的部件。熔合拉制裝置的一種實施方式示于圖1b中，該裝置在本文中通常以附圖標記100總體表示。通常，熔合拉制裝置包含成形容器、使成形容器傾斜以改變成形容器的第一端部相對于成形容器的第二端部的位置的傾斜機件、至少一個位于熔合拉制裝置的上部的向成形容器的堰附近的區(qū)域供熱的加熱機件、和自動厚度控制系統(tǒng)。自動厚度控制系統(tǒng)基于楔形變化來確定傾斜設(shè)定值和溫度設(shè)定值以減少玻璃帶中的楔形變化。具體而言，自動厚度控制系統(tǒng)向傾斜機件提供傾斜設(shè)定值以降低楔形變化的高頻分量，并且向加熱機件提供溫度設(shè)定值以降低楔形變化的低頻分量。下面將具體參照附圖對用于控制玻璃帶中的楔形變化的方法和設(shè)備的各種實施方式進行描述。

現(xiàn)在參照圖1a，其圖示了一種用于由熔融玻璃形成玻璃基材的示例性的玻璃制造設(shè)備100a，其中，使用熔合拉制裝置使熔融玻璃形成玻璃基材。玻璃制造設(shè)備100a包含熔融容器1、澄清容器3、混合容器4、遞送容器8和熔合拉制裝置100。如箭頭2所示，將玻璃批料引入熔融容器1中。熔化批料以形成熔融玻璃6。澄清容器3具有從熔融容器1接收熔融玻璃6的高溫處理區(qū)域，在該區(qū)域內(nèi)，氣泡被從熔融玻璃6中除去。澄清容器3通過連接管5流體連接至混合容器4。即，從澄清容器3流向混合容器4的熔融玻璃流經(jīng)連接管5?；旌先萜?進而通過連接管7流體連接至遞送容器8，以使從混合容器4流向遞送容器8的熔融玻璃流經(jīng)連接管7。

遞送容器8經(jīng)由下液管9將熔融玻璃6供給入熔合拉制裝置100中。熔合拉制裝置100包含殼體22，在殼體22中置有入口10、成形容器11和至少一個拉制組件50。如圖1a所示，來自下液管9的熔融玻璃6流入引向成形容器11的入口10中。成形容器11包含接收熔融玻璃6的開口12，熔融玻璃6流入槽13中并隨后溢流并沿著成形容器11的兩個會聚側(cè)面14a和14b向下流動，隨后在兩個側(cè)面匯合處的成形容器11的底部邊緣112(以下稱為根部112)處熔合在一起。然后，沿著向下的方向51利用拉制組件50將所得到的玻璃基材拉制成連續(xù)的玻璃基材52，下文中也稱其為玻璃帶。

更具體而言，如圖1b所示，熔合拉制裝置100包含成形容器102，成形容器102具有第一端部104、第二端部106和位于成形容器102的上表面中的槽108。第一端部104和第二端部106與成形容器102的會聚側(cè)面14a和14b相垂直且相隔成形容器102的長度l。熔融玻璃被從成形容器102的第一端部104提供至槽108，溢流過堰110，沿著成形容器102的外表面流動直至到達根部112。根部112由成形容器102的側(cè)面14a和14b會聚而成。在根部112處，沿著成形容器102的各個側(cè)面流下的兩片熔融玻璃匯合在一起而形成玻璃帶114。利用多個拉邊輥和牽引輥從成形容器102的根部112對玻璃帶114進行拉制(圖1a)。玻璃帶114具有與槽108平行的寬度116和與玻璃帶114的寬度116相垂直的厚度118。厚度118可沿著玻璃帶114的寬度116變化。例如，成形容器102的第一端部104附近的玻璃帶114的厚度118可大于第二端部106附近的玻璃帶114的厚度，且玻璃帶114的厚度118可從第二端部106向第一端部104線性增加，以使玻璃帶114沿著玻璃帶114的寬度116具有“楔形”形狀。因此，如本文所述，將厚度118沿著玻璃帶114的寬度116的斜坡稱為“楔形”。在各種實施方式中，楔形可表示厚度118沿著玻璃帶114的寬度116的一部分的斜坡，例如下文所述的不受端部效應影響玻璃帶114的寬度116的一部分。

數(shù)種變量可影響楔形。具體而言，堰110處的溫度可通過影響流過成形容器的玻璃的粘度來影響楔形。例如，提高堰110附近的溫度會促進玻璃從入口端(即入口10附近的成形容器102的端部)流向壓縮端(即與入口10相隔成形容器102的長度l處的成形容器102的端部)，而降低溫度會抑制熔融玻璃流過成形容器102。為了影響熔融玻璃的溫度，熔合拉制裝置100還包含至少一個與堰110相鄰的加熱機件120。在一些實施方式中，一個或多個加熱機件120可以是電阻式加熱器、燃氣式加熱器等。雖然圖1圖示了一種具有兩個加熱機件120的熔合拉制裝置100，可使用更多或更少的加熱機件，這取決于具體的實施方式。例如，可在與各堰110相鄰的位置處安置一個或多個加熱機件120。加熱機件120向成形容器102的堰110處的區(qū)域供熱?？纱蜷_或調(diào)高加熱機件120(例如提高加熱機件的熱量輸出)以對成形容器102的堰110處的區(qū)域進行主動加熱。相反，可關(guān)閉或調(diào)低加熱機件120(例如降低加熱機件的熱量輸出)以對成形容器102的堰110處的區(qū)域進行被動冷卻。

在一些實施方式中，熔合拉制裝置100可包含主動冷卻機件(未在圖中顯示)。主動冷卻機件可使用強迫空氣、水或其它冷卻劑來降低成形容器102在堰110附近的區(qū)域的溫度。因此，可通過對成形容器102在堰110附近的區(qū)域進行主動加熱、被動冷卻、主動冷卻和/或組合進行主動加熱和主動冷卻來控制成形容器102在堰110附近的區(qū)域的溫度。

除了成形容器102的堰110處的熔融玻璃的溫度以外，成形容器102的傾斜量也會影響利用成形容器102形成的玻璃帶的楔形。例如，(如圖1a所示)利用傾斜機件122使成形容器102向下傾斜(即，提高成形容器102的第一端部104相對于成形容器102的第二端部106的位置)會促進熔融玻璃從第一端部104流向第二端部106。相反，利用傾斜機件122使成形容器102向上傾斜(即，降低第一端部104相對于第二端部106的位置)會抑制熔融玻璃流過成形容器102。因此，在各種實施方式中，熔合拉制裝置100利用傾斜機件122使成形容器102傾斜，以改變成形容器102的第一端部104相對于成形容器102的第二端部106的位置，從而加快或減慢熔融玻璃在成形容器的堰110上的流動，進而影響利用成形容器102形成的玻璃帶的楔形。

在各種實施方式中，通過對成形容器102的傾斜以及對堰110附近的溫度的調(diào)節(jié)的組合來控制楔形變化。更具體而言，可使成形容器102傾斜以降低楔形變化的高頻(例如短期)分量，而可利用加熱機件120調(diào)節(jié)溫度以降低楔形變化的低頻(例如長期)分量。如本文所用，術(shù)語“高頻”是指約三小時或更短的周期，而術(shù)語“低頻”是指約十小時或更長的周期。然而，楔形變化的高頻和低頻分量可根據(jù)具體實施方式而變化，前提是在高頻和低頻之間存在一些帶間隔區(qū)域。高頻和低頻分量之間的帶間隔區(qū)域的所需水平可取決于對變量的控制水平。為了控制楔形，所定義的高頻和低頻范圍之間的頻率在計算時可以忽略不計，且會基于對高頻和低頻分量的控制而自然而然地受到調(diào)節(jié)。例如，因為玻璃需要一段時間才能對熱調(diào)節(jié)作出響應(即加熱或冷卻)，因此，其對玻璃帶114的堰116上的厚度分布的影響會更加緩慢，可在堰110處進行溫度調(diào)節(jié)以減少長時間內(nèi)的楔形變化，例如十小時或更多天。然而，溫度調(diào)節(jié)在對楔形變化進行短期控制時并不奏效。因此，為了快速解決楔形變化并且減少超出楔形變化范圍的玻璃帶114的總量，可使成形容器102傾斜，其對玻璃帶上的厚度分布的影響要比溫度調(diào)節(jié)迅速得多。

可單獨調(diào)節(jié)傾斜以同時補償?shù)皖l和高頻變化。然而，解決低頻變化所需的傾斜角的變化可相對較大，并且可對熔合拉制裝置產(chǎn)生負面效果。例如，大幅改變傾斜角可導致明顯的帶位改變，其會對帶形狀產(chǎn)生負面影響，因為玻璃帶與拉制下方的牽引輥之間會相互作用，并且最終對從該帶上切下的最終玻璃板的形狀產(chǎn)生影響。因此，在各種實施方式中，進行傾斜以解決楔形的高頻變化，同時對堰附近的溫度進行調(diào)節(jié)以補償楔形的低頻變化。這使得能夠進行更少的傾斜，并且允許對楔形變化進行相對迅速的控制和修正。

現(xiàn)在參照圖2，圖2描繪了根據(jù)一種或多種實施方式的傾斜后的成形容器102的側(cè)視圖。例如，玻璃帶114的寬度上的楔形變化可由厚度計200確定。厚度計可位于熔合拉制裝置的拉制底部。厚度計200可以是例如基于激光的厚度計。厚度計200對玻璃帶114的至少一部分寬度上的玻璃帶114的厚度進行測量。在成形容器102的任一端部，所謂的“端部效應”可增加流動密度，導致玻璃帶114在其兩個垂直邊界處的厚度增加。厚度的增加在從垂直邊界向玻璃帶114中心延伸的有限寬度上發(fā)生，它們被稱為“凸緣區(qū)域(beadregion)”。在各種實施方式中，在不包括玻璃帶114的凸緣區(qū)域的玻璃帶114的一部分寬度，例如玻璃帶的中心線上對玻璃帶114的厚度進行測量。在各種實施方式中，在不包括凸緣區(qū)域的玻璃帶114的寬度上測量楔形。

基于由厚度計200算得的楔形變化，可使用傾斜機件122改變成形容器102的第一端部104相對于成形容器102的第二端部106的位置。當?shù)谝欢瞬?04高于第二端部106，會有更多的熔融玻璃流向第二端部106，使第二端部106附近的玻璃帶114增厚。通過使成形容器102的第一端部104降低能夠有效減少第一端部104與第二端部106之間的高度差的量，可在第二端部106附近得到更薄的玻璃帶114。因此，對成形容器102的傾斜所進行的改變能夠?qū)ΣＡ?14的寬度116上的楔形變化進行調(diào)節(jié)。

現(xiàn)在參照圖1a～2，為了控制玻璃帶114的楔形變化，利用(圖1a中所示的)熔合拉制裝置100的多變量控制系統(tǒng)202來控制成形容器102的溫度和傾斜，所述多變量控制系統(tǒng)202基于由獲得的厚度測量結(jié)果算得的楔形變化來運行，以調(diào)節(jié)成形容器102的溫度和傾斜。多變量控制系統(tǒng)202與厚度計200和一個或多個加熱機件120通信相連，并且通常包含具有處理器和存儲計算機可讀可執(zhí)行指令組的存儲器的控制器。在各種實施方式中，對溫度和傾斜的調(diào)節(jié)是基于對經(jīng)時楔形變化進行測量和再測量的重復過程。當多變量控制系統(tǒng)202的處理器執(zhí)行計算機可讀可執(zhí)行的指令組時，該指令組使控制器接收來自厚度計的楔形變化信號，然后基于所接收的楔形變化信號確定楔形變化的高頻分量和楔形變化的低頻分量。楔形變化的高頻分量和低頻分量可例如通過對楔形變化信號的傅里葉變換中的峰進行自動識別、或者通過確定與“高頻”和“低頻”相對應的用戶定義窗口內(nèi)的變化來確定。指令組還使控制器計算用以降低楔形變化的高頻分量的傾斜設(shè)定值，以及計算用以降低楔形變化的高頻分量的溫度設(shè)定值。指令組還使控制器向傾斜機件提供傾斜設(shè)定值以及向加熱機件提供溫度設(shè)定值。多變量控制系統(tǒng)的處理器可以各種方式執(zhí)行這些指令，這取決于具體的實施方式。例如，根據(jù)一種實施方式的用于控制玻璃帶中的楔形變化的方法300的框圖示于圖3。

如圖3所示，在多變量控制器的比較器306中對當前的楔形設(shè)定值302和測得的楔形304的量進行比較，以確定楔形變化。比較器306輸出表示所測定的楔形變化的楔形變化信號，并將該楔形變化信號輸入多變量控制器的楔形控制器中，其基于所接收的楔形變化信號來確定楔形變化的高頻分量和楔形變化的低頻分量。楔形變化的高頻分量和低頻分量可例如通過對經(jīng)時楔形數(shù)據(jù)的量級和頻率進行定量來確定。例如，可將用戶定義的頻率中的最大量級識別為高頻分量，例如1～3小時，可將不同的用戶定義的頻率內(nèi)的最大量級識別為低頻分量，例如超過10小時。在一些實施方式中，楔形變化的高頻分量和低頻分量可通過識別楔形厚度-時間圖中頻率的傅里葉變換的最大峰來確定。在一些實施方式中，高頻和低頻分量可分別與1～3小時以及超過10小時以外的時間段相對應，前提是在頻率分量之間存在被清晰識別的帶間隔區(qū)域。在各種實施方式中，在頻率部分的區(qū)段之間應當存在至少2小時的帶間隔區(qū)域。

在步驟308中，多變量控制系統(tǒng)的控制器對溫度設(shè)定值310進行計算，以降低或?qū)⑿ㄐ巫兓牡皖l分量降到最低，并且對傾斜設(shè)定值312進行計算，以降低或?qū)⑿ㄐ巫兓母哳l分量降到最低?？梢愿鞣N方式計算溫度設(shè)定值310和傾斜設(shè)定值312，這取決于具體實施方式。例如，可基于成形容器的幾何構(gòu)型和流體流動的物理性質(zhì)對傾斜響應(即，傾斜的改變所導致的玻璃帶中的厚度變化)進行建模，以得到大致的傾斜設(shè)定值312。類似地，可基于傳熱原理和流體流動對溫度響應進行建模，以得到大致的溫度設(shè)定值310。使用傾斜設(shè)定值312和溫度設(shè)定值310為系統(tǒng)替換或升級當前的傾斜和溫度設(shè)定值?；蛘撸墒褂锰幚碓囼瀸A斜和溫度響應進行建模，在所述處理試驗中逐步改變傾斜或溫度并對楔形的影響進行測量。傾斜和溫度設(shè)定值的各種組合中所測得的楔形的變化可存儲在自動厚度控制系統(tǒng)的存儲器中的查詢表(lut)中，且控制器可利用這些數(shù)據(jù)確定未來的傾斜和溫度設(shè)定值，以在玻璃帶中實現(xiàn)所需的楔形的變化。

在各種實施方式中，可對傾斜和溫度響應的模型進行組合和調(diào)節(jié)以生成多變量控制器所使用的多變量控制算法。多變量控制算法使得熱處理和傾斜處理的處理效果能夠根據(jù)它們對楔形所起的影響來表征?？蓪@些處理影響進行疊加以只解決在某些頻率下觀察到的楔形變化。例如，在各種實施方式中，可使用h-infinity(h-無限)控制方法。在各種實施方式中，使用h-infinity控制方法包括對不依賴于楔形變化的低頻分量的傾斜設(shè)定值進行計算，以及對不依賴于楔形變化的高頻分量的溫度設(shè)定值進行計算。keminzhou的《魯棒控制基礎(chǔ)》(essentialsofrobustcontrol，prenticehall出版社，1998)對h-infinity控制方法進行了更加詳細的描述，該文獻通過引用全文納入本文。例如，對溫度調(diào)節(jié)應用h-infinity控制方法的最優(yōu)成本函數(shù)中的高頻體系，以使所得到的控制算法只為溫度選擇低頻調(diào)節(jié)，對傾斜調(diào)節(jié)應用h-infinity控制方法的最優(yōu)成本函數(shù)中的低頻體系，以使所得到的控制算法只為傾斜選擇高頻調(diào)節(jié)。結(jié)果是一種輸出溫度設(shè)定值和傾斜設(shè)定值的控制算法。

仍然參照圖3，表示溫度設(shè)定值310的溫度設(shè)定值信號和當前溫度信號被輸入比較器316中，比較器316對溫度設(shè)定值信號和當前溫度信號進行比較并計算實現(xiàn)所需效果的溫度變化。溫度變化被輸入溫度控制器318中，溫度控制器318將溫度變化轉(zhuǎn)化成實現(xiàn)溫度變化所需的加熱器的功率水平。隨著加熱器的功率的升高或降低，加熱處理320將成形容器的堰附近的溫度升高或降低至調(diào)節(jié)后的溫度(新的當前溫度314)，該溫度被反饋至比較器316。溫度的變化有助于通過加熱楔形處理322改變楔形。

表示由楔形控制器算得的傾斜設(shè)定值312的傾斜設(shè)定值信號與表示當前傾斜角326的當前傾斜角信號一起被輸入比較器324中。在比較器324中，計算傾斜的改變量以實現(xiàn)所需的效果。表示傾斜的改變量的信號被轉(zhuǎn)換成步驟328中傾斜機件輸出的扭矩的量，以在玻璃帶的楔形實現(xiàn)的所需的降低。在步驟330中，隨著所算得的扭矩的量被應用在傾斜機件中，成形容器的傾斜角增大或減小至調(diào)節(jié)后的傾斜角。所述調(diào)節(jié)后的傾斜角，即等價于以傾斜設(shè)定值信號表示的傾斜設(shè)定值312的新傾斜角326被反饋至比較器324。調(diào)節(jié)后的傾斜角通過傾斜楔形處理332對楔形進行調(diào)節(jié)。

熱楔形處理322的效果和傾斜楔形處理332的效果在加合點334處結(jié)合，以確定對楔形產(chǎn)生的效果的受控量。對楔形產(chǎn)生的效果的受控量與楔形擾動的量336一起導致了所測得的楔形總量340。楔形擾動336可由各種因素導致，例如玻璃在成形容器上的不均勻流動或成形容器上的不均勻的熱分布。所測得的楔形量340被作為測得的楔形量304反饋至比較器306。

測量、調(diào)節(jié)和再測量的處理使得系統(tǒng)能夠通過控制短期變化來連續(xù)補償長期變化，反之亦然，實現(xiàn)了對楔形變化的更好的總體控制。

實施例

利用以下實施例對用于控制玻璃帶中的楔形的方法的各種實施方式進行闡述。

實施例1

使用厚度計測量周期為兩周的玻璃帶中的楔形變化。圖4顯示了楔形厚度數(shù)據(jù)(y軸)隨時間(x軸)而變化的情況。使用傅里葉變換對圖4中的數(shù)據(jù)進行變換以生成圖5。更具體而言，圖5是顯示圖4中所示的信號的頻率分量的圖表。圖5中的圖表對楔形變化的量級(y軸)和頻率(x軸)進行了定量。可在圖5中發(fā)現(xiàn)高頻和低頻變化。如圖5所示，楔形擾動在相對低頻處(十小時或更長的周期)和相對高頻處(例如三小時或更短的周期)發(fā)生變化。具體而言，形成了周期約為兩小時的明顯的循環(huán)。可使用圖5中所示的數(shù)據(jù)確定楔形變化的高頻分量和低頻分量。

例如，如圖5所示，大的峰出現(xiàn)在與2小時循環(huán)、3～10小時循環(huán)和30小時循環(huán)相對應的點處?；谶@些峰和帶間隔區(qū)域，與2小時循環(huán)相對應的峰被識別為高頻分量，而與30小時循環(huán)相對應的峰被識別為低頻分量。因為在與2小時循環(huán)相對應的峰和與3～10小時循環(huán)相對應的峰之間不存在界限清晰的帶間隔區(qū)域，出于識別頻率分量的目的而忽略3～10小時循環(huán)，它們將會作為控制高頻和低頻分量的函數(shù)而受到控制。

實施例2

為了確定傾斜對楔形變化的影響，逐步改變傾斜度數(shù)，并觀察其對楔形的影響(即楔形的改變)。這使得系統(tǒng)對傾斜變化的響應能夠被表征。更具體而言，將傾斜角從0度的起始角度向上傾斜(即，使第一端部104相對于第二端部106降低)0.3度(至0.3度的最終角度)，并對楔形響應進行約40分鐘的觀察。圖6和7顯示了觀察到的對傾斜角改變0.3度所做出的楔形響應。如圖6所示，使成形容器向上傾斜0.3度。所得到的楔形響應圖示于圖7。圖7中，y軸表示增益(或楔形的變化)，x軸表示時間(單位為秒)。用一級加空載時間模型被擬合至響應，且如圖7所示，該模型與處理數(shù)據(jù)(r²＝0.98)相關(guān)聯(lián)。r²值表明一級模型與所觀察到的由傾斜的逐步改變而導致的增益密切相關(guān)。與下述實施例3中得到的模型一起使用擬合至響應的一級加空載時間模型，以生成多變量控制算法。

圖7還顯示傾斜對楔形變化的影響可有效地解決楔形變化的高頻分量。具體而言，518秒的時間延遲代表傾斜角發(fā)生變化的時間點與楔形開始響應的時間點之間所經(jīng)過的時間，確認了能夠在對成形容器的傾斜進行調(diào)節(jié)的約10分鐘內(nèi)觀察到其影響。另外，該模型還得到了91秒的時間常量，表明在91秒內(nèi)，傾斜角的影響達到了其最終值的約63％。

實施例3

為了確定溫度對楔形變化的影響，以0.3℃對溫度進行逐步改變，并對楔形影響(即楔形的變化)進行約90分鐘的觀察。這使得系統(tǒng)對熱變化的響應能夠被表征。圖8圖示了所觀察到的楔形對上側(cè)溫度改變-0.3℃所做出的響應。圖8中，y軸表示增益(或楔形的變化)，x軸表示試樣的持續(xù)時間，每個試樣為15秒。一級(即線性)加空載時間模型被擬合至上述響應。一級加空載時間模型與處理數(shù)據(jù)(r²＝0.94)關(guān)聯(lián)良好，表明模型擬合良好，可被用于基于熱變化估計楔形響應。因此，一旦楔形開始響應熱變化，熱變化就與所觀察到的楔形響應直接而線性地相關(guān)。確定樣品的楔形增加1.18(楔形/℃)使得溫度降低了0.3℃。發(fā)現(xiàn)了約1926秒的時間常量和約714秒的時間延遲。時間常量表示熱變化達到其最終值的約63％所需的時間。時間延遲表示上側(cè)溫度設(shè)定值發(fā)生變化的時間點至楔形開始響應的時間點之間所經(jīng)過的時間。對圖8的數(shù)據(jù)與圖7的數(shù)據(jù)進行比較，證明相對于傾斜調(diào)節(jié)，熱調(diào)節(jié)使得楔形更緩慢地變化。與上述實施例2中得到的模型一起使用擬合至響應的一級加空載時間模型，以生成多變量控制算法。

實施例4

在理解由實施例1得到的所觀察到的楔形響應頻率信息、由實施例2得到的傾斜步驟響應以及由實施例3得到的溫度步驟響應后，使用電腦模擬和分析計算確認了使用傾斜和溫度進行控制的估計的極限。換言之，通過對響應這些頻率內(nèi)的每一個控制的楔形影響進行觀察，確認了由圖5得到的估計的“高頻”和“低頻”范圍。

圖9是顯示使用用于熱調(diào)節(jié)和傾斜的比例和積分(pi)控制系統(tǒng)得到的楔形變化的增益響應(y軸)隨頻率(x軸)而變化的圖表。pi控制系統(tǒng)能夠控制每一個熱變量和傾斜變量，且能夠控制各個彼此獨立的變量。另外，如結(jié)合多變量楔形控制器所作的闡述所述，pi控制系統(tǒng)可能不會在忽略高頻楔形分量的同時特別采用熱變量來控制低頻楔形分量，以及在忽略低頻楔形分量的同時采用傾斜變量來控制高頻楔形分量。圖9中，高頻分量通常是指圖中右手邊，而低頻分量通常是指圖中的左手邊。更具體而言，低頻分量表示10^-1頻率記號的左側(cè)，表示10小時或更長的時間。高頻分量以x軸上的10^-1頻率記號與10⁰頻率記號之間的虛線表示。如上所述，與“高頻”和“低頻”相對應的特定時間周期可在具體實施方式中改變。圖9確認了對利用實施例1中的圖5的實驗所確定的與高頻分量和低頻分量相對應的周期的估計對于實現(xiàn)所需的控制水平而言是可以接受的。具體而言，圖9確認了與“高頻”和“低頻”相對應的所選的時間周期在可利用相應變量(例如分別為傾斜和溫度)進行控制的范圍內(nèi)。

線900顯示了當使用常規(guī)pi對溫度進行控制時所預計的楔形擾動衰減。線900顯示預計的低頻變化(0.083小時^-1)衰減至原來的0.2倍(即降低了80％)。然而，高頻變化(0.5小時^-1)增大了2.4倍，這被認為是無法接受的。因此，這表明雖然可使用溫度控制來修正低頻處(周期約為10小時或更長)的楔形擾動，其對于修正高頻下的楔形擾動不起作用，楔形擾動的影響的量級在高頻下大于1。

圖9中的線902顯示了當使用傾斜機件的常規(guī)pi控制時所預計的楔形擾動衰減。線902顯示低頻變化(0.083小時^-1)的超過90％可受到補償。高頻變化(0.5小時^-1)的預計楔形擾動衰減增益為0.56，相比于通過使用溫度的常規(guī)pi控制而得到的增益，其降低了接近50％。線902的量級在更高頻率下保持小于1的值，表明傾斜控制可在這些更高的頻率下有效地控制楔形擾動。另外，線902表明傾斜控制可在高頻和低頻下有效地控制楔形擾動。

實施例5

在確認了熱控制可用于對10小時或更長周期的楔形影響進行控制，以及傾斜控制可用于對實施例4中的更短周期的楔形影響進行控制以后，開發(fā)了多變量控制算法。圖10～16圖示了組合實施例2和3的用于控制楔形變化的模型而得到的模擬結(jié)果。具體而言，對由實施例2和3得到的模型進行組合，并使用h-infinity控制方法生成算法，所述算法選擇溫度調(diào)節(jié)以解決低頻變化，以及選擇傾斜調(diào)節(jié)以解決高頻變化。更具體而言，對擬合至實施例2和3的數(shù)據(jù)的模型進行組合以形成使用h-infinity控制方法處理的算法。

在h-infinity控制方法中，操控溫度變量以使低頻變化降到最低，而不考慮高頻變化，同時操控傾斜變量以使高頻變化降到最低，而不考慮低頻變化。將所得到的多變量控制算法應用至實施例1中收集的數(shù)據(jù)中，以生成圖10～16中所示的模擬數(shù)據(jù)。

圖10是顯示根據(jù)常規(guī)pi控制系統(tǒng)得到的溫度位移(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表。圖11是顯示根據(jù)多變量控制算法得到的溫度位移(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表。從圖10和11中可以發(fā)現(xiàn)，模擬數(shù)據(jù)表明pi熱控制相比于多變量控制算法具有更大的短期和長期變化(例如溫度變化了許多次且變化呈現(xiàn)出更大的量級)。

圖12是顯示根據(jù)常規(guī)pi控制系統(tǒng)得到的傾斜位移(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表。圖13是顯示根據(jù)多變量控制算法得到的傾斜位移(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表。如圖13所示，模擬數(shù)據(jù)表明多變量控制算法相對于常規(guī)pi控制系統(tǒng)具有很小的長期變化。對傾斜位移進行調(diào)節(jié)以解決高頻分量。這會導致當與標準pi控制相比時，傾斜位移信號具有小得多的量級(前者約為后者的五倍)。

圖14、15和16分別圖示了使用常規(guī)pi溫度控制系統(tǒng)、常規(guī)pi傾斜控制系統(tǒng)和多變量控制系統(tǒng)得到的模擬楔形變化。通過比較圖14～16可以發(fā)現(xiàn)多變量控制系統(tǒng)實現(xiàn)了小得多的楔形變化，相比于只使用傾斜改善了70％。因此，組合方法相比于單獨使用傾斜或熱補償能夠提供更好的控制。

實施例6

在對使用傾斜控制相比于只使用熱控制能夠改善對楔形變化的控制進行估計之后，實施了一個實驗以證實該模擬結(jié)果。該實驗采用與實施例2相同的參數(shù)。具體而言，采用由實施例2得到的模型確定更新的傾斜設(shè)定值，以解決觀察到的楔形(其結(jié)果示于圖17)。

圖17和18圖示了用于確定對楔形變化進行傾斜控制的可行性的實驗的結(jié)果。具體而言，圖17是顯示在約2.5天的周期下的傾斜控制下的楔形量(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表。圖18是顯示在使用常規(guī)的自動化厚度控制系統(tǒng)(atcs)的熱控制下的楔形量(y軸)隨時間(x軸)而變化的圖表。如結(jié)合多變量楔形控制器所作的闡述所述，常規(guī)的atcs不會在忽略高頻楔形分量的同時特別采用用于控制低頻楔形分量的熱變量。通過比較圖17和18可以發(fā)現(xiàn)，盡管在傾斜控制的運行過程中出現(xiàn)了功率不調(diào)，相比于利用常規(guī)atcs提供的熱控制來控制楔形變化，使用傾斜控制實現(xiàn)了楔形變化的改善。顯而易見的是，在實驗過程中對傾斜機件的角度變化的最小值進行了調(diào)節(jié)，且控制位移的粗糙度限制了可實現(xiàn)的帶寬和解決高頻變化的能力。然而，該實驗顯示了良好的結(jié)果，預計該結(jié)果能夠通過更激進的動作控制而得到改善。

圖19是顯示相比于(如圖18所示的)使用atcs控制楔形的熱控制的結(jié)果的(如圖17所示的)傾斜控制結(jié)果的箱線圖。傾斜控制顯示四分位距(即中間分布(midspread)或中間50％(middlefifty))改善了27％。四分位距表示數(shù)據(jù)點的分散情況，四分位距的改善表明不一致性的減小。盡管傾斜動作控制系統(tǒng)存在限制，相對于熱控制實現(xiàn)了短期變化的改善。

圖20顯示了圖17和18所示的數(shù)據(jù)的楔形的滾動標準偏差(“std”)(y軸)隨時間(x軸)而變化的情況。對整個數(shù)據(jù)組(約45小時)使用六小時的窗口并且以十秒為步長。傾斜下的楔形結(jié)果以線2000顯示，使用常規(guī)atcs的熱控制下的楔形結(jié)果以線2002顯示。傾斜控制的六小時滾動std數(shù)據(jù)組的平均變化值以線2004顯示，常規(guī)atcs熱控制的六小時滾動std數(shù)據(jù)組的平均變化值以線2006顯示。該數(shù)據(jù)表明傾斜楔形控制系統(tǒng)的平均短期變化比atcs熱控制小約15％(0.07比0.0825)。同樣地，盡管在傾斜控制實驗過程中發(fā)生了溫度波動，仍然觀察到了上述結(jié)果。因此，圖19和20證明利用傾斜來控制楔形可得到比只利用熱控制來控制楔形更好的控制和更小的變化。

實施例7

在確認了利用傾斜控制來控制楔形的可行性之后，對所生成的多變量控制算法進行測試，以確定其是否相對于只使用熱控制的常規(guī)楔形控制方法具有優(yōu)勢。具體而言，在實驗過程中不進行任何傾斜移動以確定多變量控制算法是否對熱變量發(fā)揮了預期的作用。因此，對幾天后的系統(tǒng)的楔形進行測量，所述系統(tǒng)按照多變量楔形控制、常規(guī)atcs和常規(guī)pi控制系統(tǒng)的指示通過熱控制對楔形進行控制。更具體而言，對經(jīng)過7天后的常規(guī)pi控制系統(tǒng)和經(jīng)過18天后的多變量楔形控制系統(tǒng)的楔形進行測量。對總楔形、短期頻率(1～3小時)和長期(長于10小時)頻率的楔形變化進行觀察和比較。

具體而言，圖21圖示了使用多變量楔形控制(mwc)、常規(guī)atcs和常規(guī)pi控制系統(tǒng)的楔形控制的結(jié)果。表1提供了額外的比較數(shù)據(jù)。

表1：mwc、atcs和pi控制系統(tǒng)的楔形變化的比較。

圖21的左側(cè)箱線圖比較了總楔形變化?？梢园l(fā)現(xiàn)，mwc具有比常規(guī)atcs和pi控制系統(tǒng)更小的中等和收緊變化范圍。中間的箱線圖顯示了楔形的低頻變化(長周期)。圖21的右側(cè)箱線圖顯示了高頻處的楔形變化。其中，所觀察到的使用mwc的變化與所觀察到的使用常規(guī)atcs的變化相似(前者比后者差了4％)，比所觀察到的使用常規(guī)pi控制系統(tǒng)的變化更好(改善了21％)。因此，相比于常規(guī)atcs，mwc似乎并未補償高頻變化，但其也未如算法設(shè)計所預測的那樣像常規(guī)pi控制系統(tǒng)那樣增大高頻變化。

基于上文所述，應當已理解本文對用于控制玻璃帶中的厚度楔形的方法的各種方面進行了闡述。根據(jù)第一方面，一種用于控制玻璃帶中的楔形變化的方法，所述方法包括使熔融玻璃流過成形容器的會聚側(cè)面，從成形容器的根部拉制玻璃帶，該玻璃帶具有寬度，測量玻璃帶的至少一部分寬度上的楔形變化，基于所測得的楔形變化對成形容器的傾斜以及成形容器的堰附近的溫度進行調(diào)節(jié)，以減少玻璃帶的該寬度上的楔形變化。

在第二方面中，一種熔合拉制裝置包含具有成形容器，所述成形容器具有定義該成形容器的長度的第一和第二端部以及位于該成形容器的上表面中的槽；傾斜機件，所述傾斜機件使所述成形容器傾斜以使所述成形容器的第一端部相對于上述成形容器的第二端部的位置發(fā)生改變；至少一個加熱機件，所述加熱機件向所述成形容器的堰附近的區(qū)域供熱；自動厚度控制系統(tǒng)，其包含具有處理器和存儲計算機可讀可執(zhí)行指令組的存儲器的控制器。當計算機可讀可執(zhí)行的指令組被處理器執(zhí)行時，指令組接收來自拉制底部的厚度計的楔形變化計算結(jié)果；基于所接收的楔形變化計算結(jié)果確定楔形變化的高頻分量和楔形變化的低頻分量；計算用以降低楔形變化的高頻分量的傾斜設(shè)定值；計算用以降低楔形變化的低頻分量的溫度設(shè)定值；向傾斜機件提供傾斜設(shè)定值；以及向至少一個加熱機件提供溫度設(shè)定值。

在第三方面中，一種用于控制玻璃帶的寬度上的楔形變化的方法包括使熔融玻璃流過成形容器的會聚側(cè)面；從成形容器的根部拉制玻璃帶，該玻璃帶具有寬度；測量玻璃帶的一部分寬度上的楔形變化；基于楔形變化的高頻分量對成形容器的傾斜進行調(diào)節(jié)，以減少玻璃帶的所述寬度上的楔形變化；基于楔形變化的低頻分量對成形容器的堰的溫度進行調(diào)節(jié)，以減少玻璃帶的所述寬度上的楔形變化；以及測量玻璃帶的所述部分寬度上的調(diào)節(jié)后的楔形變化。

第四方面包含第一至第三方面中的任一項，其中，還包括基于楔形變化的高頻分量來確定成形容器的傾斜變化。

第五方面包含第一至第四方面中的任一項，其中，對成形容器的傾斜所進行的調(diào)節(jié)包括相對于成形容器的第二端部對成形容器的第一端部的一部分進行調(diào)節(jié)，其中，成形容器的第一端部和第二端部與成形容器的會聚側(cè)面相垂直，且相隔成形容器的長度。

第六方面包含第一至第五方面中的任一項，其中，還包括根據(jù)楔形變化的低頻分量來確定堰的溫度變化。

第七方面包含第一至第六方面中的任一項，其中，對堰的溫度所進行的調(diào)節(jié)包括對至少一個位于成形容器的上部附近的加熱機件的功率輸出進行調(diào)節(jié)。

第八方面包含第一至第七方面中的任一項，其中，對堰的溫度所進行的調(diào)節(jié)包括對位于成形容器周圍的冷卻機件的功率輸出進行調(diào)節(jié)。

第九方面包含第一至第八方面中的任一項，其中，對堰的溫度所進行的調(diào)節(jié)包括對至少一個加熱機件的功率輸出進行調(diào)節(jié)以及對位于成形容器周圍的冷卻機件的功率輸出進行調(diào)節(jié)。

第十方面包含第一至第九方面中的任一項，其中，自動厚度控制系統(tǒng)基于傾斜設(shè)定值對成形容器的傾斜角度進行調(diào)節(jié)。

第十一方面包含第一至第十方面中的任一項，其中，自動厚度控制系統(tǒng)基于溫度設(shè)定值對向成形容器的堰處的區(qū)域提供的熱量的量進行調(diào)節(jié)。

第十二方面包含第一至第十一方面中的任一項，其中，還包含位于堰附近的冷卻機件，其中，自動厚度控制系統(tǒng)基于溫度設(shè)定值使成形容器的堰處的區(qū)域被主動冷卻。

第十三方面包含第一至第十二方面中的任一項，其中，自動厚度控制系統(tǒng)對傾斜設(shè)定值進行計算以使楔形變化的高頻分量降到最小。

第十四方面包含第一至第十三方面中的任一項，其中，自動厚度控制系統(tǒng)對溫度設(shè)定值進行計算以使楔形變化的低頻分量降到最小。

第十五方面包含第一至第十四方面中的任一項，其中，自動厚度控制系統(tǒng)對不依賴于楔形變化的低頻分量的傾斜設(shè)定值進行計算。

第十六方面包含第一至第十五方面中的任一項，其中，自動厚度控制系統(tǒng)對不依賴于楔形變化的高頻分量的溫度設(shè)定值進行計算。

第十七方面包含第一至第十六方面中的任一項，其中，玻璃帶的所述部分的寬度不包括玻璃帶的凸緣區(qū)域。

第十八方面包含第一至第十七方面中的任一項，其中，對成形容器的傾斜進行的調(diào)節(jié)包括基于傾斜的角度和楔形變化的量來確定傾斜設(shè)定值。

第十九方面包含第一至第十八方面的任一項，其中，對堰附近的溫度所進行調(diào)節(jié)包括基于堰的溫度和改變量來確定溫度設(shè)定值。

第二十方面包含第一至第十九方面中的任一項，其中，還包括：基于調(diào)節(jié)后的楔形變化的高頻分量來對成形容器的傾斜進行調(diào)節(jié)；以及基于調(diào)節(jié)后的楔形變化的低頻分量來對成形容器的堰處的溫度進行調(diào)節(jié)。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的是，可以在不偏離要求專利權(quán)的主題的精神和范圍的情況下，對本文所述的實施方式進行各種修改和變動。因此，本說明書旨在涵蓋本文所述的各種實施方式的修改和變化形式，且這些修改和變化形式落入所附權(quán)利要求及其等同內(nèi)容的范圍之內(nèi)。