一種基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及輪胎制造領(lǐng)域，具體為一種基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞方法。
技術(shù)背景
[0002]傳統(tǒng)的纏繞機大多采用基于厚度測量的閉環(huán)纏繞原理實現(xiàn)，但是由于橡膠的特性和纏繞毛胚的不穩(wěn)定性，使得厚度的檢測存在不確定的系統(tǒng)誤差，因此胎面纏繞膠料的重量和輪胎外形得不到保證，從而影響輪胎的成品率和質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]為解決上述不足，本發(fā)明公開一種基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞方法，該方法在解決輪胎胎面制作時纏繞膠料的重量和輪胎外形質(zhì)量難以控制和輪胎的成品率較低的問題效果良好，并且生成的輪胎胎面重量和厚度誤差極小，完全能滿足各類輪胎胎面纏繞工藝的精度要求。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是:
一種基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞方法，包括基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞、纏繞膠條的形狀控制和開環(huán)仿形過程控制三個步驟。
[0005]因胎面厚度實時檢測的閉環(huán)控制仿形不適應(yīng)以基于精確膠條形狀控制為基礎(chǔ)的開環(huán)控制集群仿形系統(tǒng)，所以本發(fā)明從胎面數(shù)學(xué)模型構(gòu)建開始到控制策略實施進行了全面的重新構(gòu)建，所述的基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞具體步驟如下:
(1)輪胎胎面的多維坐標(biāo)的空間映射的建立
采用面向?qū)ο蟮姆绞矫枋鲚喬ヌッ娴男螤?，按?shù)組P來描述其結(jié)構(gòu):數(shù)組P由橫坐標(biāo)點L，縱坐標(biāo)點H，橫坐標(biāo)點校正Lm，縱坐標(biāo)點校正Hm，層數(shù)Layer組成，胎面形狀通過輸入一組從 P1 (L1, H1, Lml, Hm2, Layer1),P2iP3......P1......Pn (Ln, Hn, LmN，HmN，LayerN)表達，每一個數(shù)組
P表示在仿形過程中的一層，利用坐標(biāo)點之間的直線連接勾勒出輪胎胎面仿形的形狀，輪胎胎面仿形纏繞過程中的每一層由相鄰的兩層的封閉區(qū)域構(gòu)成，兩個數(shù)組構(gòu)成的封閉空間就是需要仿形纏繞的區(qū)域；
(2)基于像素法的仿形數(shù)學(xué)模型和算法的建立
將胎面形狀，膠條形狀表示的組數(shù)P映射到兩個像素空間矩陣，這兩個像素空間矩陣是步驟I中所述的P1, P1+1，其中0〈i〈N;用像素模擬軟體膠條在纏繞過程中的堆積規(guī)律，建立堆積算法，該堆積算法如下所述:當(dāng)?shù)贜圈膠條堆積仿形完成后，根據(jù)第i圈膠條堆積生成胎面形狀，仿形出第i+Ι圈膠條在仿形第i圈纏繞位置，并自動優(yōu)化搜索步進的認知規(guī)律，同時建立自動搜索的優(yōu)化步進算法，胎面纏繞仿形仿真過程以層為單位，從起始位置開始，通過堆積仿形算法和自動搜索優(yōu)化步進算法，仿真出輪胎胎面纏繞所需的每一個步驟，并計算出該層需要纏繞的圈速。
[0006]由于纏繞線的機頭比較特殊，原有膠條擠出壓片系統(tǒng)無法檢測出流道壓力，不能通過壓力來控制擠出機的轉(zhuǎn)速，從而影響膠條的形狀的穩(wěn)定性。本發(fā)明所述的纏繞膠條的形狀控制就是通過一體式壓片機機頭，以CCD傳感器實時檢測膠條的寬度和智能PID算法，保證單位時間膠條重量誤差在每分鐘0.3%以內(nèi)，穩(wěn)定膠條形狀和重量為開環(huán)仿形纏繞打下良好的基礎(chǔ)。
[0007]所述的開環(huán)仿形過程控制是纏繞機以高精度伺服電機作為執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)仿真算法計算出的步距和圈數(shù)實現(xiàn)控制仿形的纏繞過程，膠條在纏繞機頭的牽引下在輪胎胚胎上進行螺旋式的貼合，最終纏繞出設(shè)定形狀的胎面外形。
[0008]所述的自動搜索優(yōu)化步進算法采用現(xiàn)有的算法。
[0009]所述的輪胎纏繞方法采用現(xiàn)有的輪胎制作方法。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:通過新的面向?qū)ο蟮奶ッ嫘螤畹哪Ｐ蜆?gòu)建，可以解決任何胎面纏繞工藝允許的胎面形狀描述問題，完全滿足卡車輪胎，農(nóng)用輪胎，工程輪胎，異形輪胎的斜交輪胎和子午輪胎的胎面纏繞工藝的數(shù)學(xué)模型精度要求。仿形出的胎面厚度誤差小于1.5mm，胎側(cè)兩端誤差小于3mm，胎面重量誤差在0.5%以內(nèi)。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的纏繞機機頭在胎面的運動軌跡示意圖；
圖2是本發(fā)明中膠條螺疊變形后的結(jié)構(gòu)仿真示意圖；
圖3是本發(fā)明中輪胎胎面仿形仿真截面圖。
[0012]圖中，1.纏繞機機頭2.輪胎基體。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖對本
【發(fā)明內(nèi)容】
作進一步的說明，但不是對本發(fā)明的限定。
[0014]—種基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞方法，包括基于像素法的胎面仿形纏繞、纏繞膠條的形狀控制和開環(huán)仿形過程控制三個步驟。
[0015]所述的基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞具體步驟如下:
(1)輪胎胎面的多維坐標(biāo)的空間映射的建立
采用面向?qū)ο蟮姆绞矫枋鲚喬ヌッ娴男螤?，按?shù)組P來描述其結(jié)構(gòu):數(shù)組P由橫坐標(biāo)點L，縱坐標(biāo)點H，橫坐標(biāo)點校正Lm，縱坐標(biāo)點校正Hm，層數(shù)Layer組成，胎面形狀通過輸入一組從 P1 (L1, H1, Lml, Hm2, Layer1),P2iP3......P1......Pn (Ln, Hn, LmN，HmN，LayerN)表達，每一個數(shù)組
P表示在仿形過程中的一層，利用坐標(biāo)點之間的直線連接勾勒出輪胎胎面仿形的形狀，輪胎胎面仿形纏繞過程中的每一層由相鄰的兩層的封閉區(qū)域構(gòu)成，兩個數(shù)組構(gòu)成的封閉空間就是需要仿形纏繞的區(qū)域；
(2)基于像素法的仿形數(shù)學(xué)模型和算法的建立
將胎面形狀，膠條形狀表示的組數(shù)P映射到兩個像素空間矩陣，這兩個像素空間矩陣是步驟I中所述的P1, P1+1，其中0〈i〈N;用像素模擬軟體膠條在纏繞過程中的堆積規(guī)律，建立堆積算法，該堆積算法如下所述:當(dāng)?shù)贜圈膠條堆積仿形完成后，根據(jù)第i圈膠條堆積生成胎面形狀，仿形出第i+Ι圈膠條在仿形第i圈纏繞位置，并自動優(yōu)化搜索步進的認知規(guī)律，同時建立自動搜索的優(yōu)化步進算法，胎面纏繞仿形仿真過程以層為單位，從起始位置開始，通過堆積仿形算法和自動搜索優(yōu)化步進算法，仿真出輪胎胎面纏繞所需的每一個步驟，并計算出該層需要纏繞的圈速。
[0016]所述的纏繞膠條的形狀控制就是通過一體式壓片機機頭，以CCD傳感器實時檢測膠條的寬度和智能PID算法，保證單位時間膠條重量誤差在每分鐘0.3%以內(nèi)。
[0017]所述的開環(huán)仿形過程控制是纏繞機以高精度伺服電機作為執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)仿真算法計算出的步距和圈數(shù)實現(xiàn)控制仿形的纏繞過程，膠條在纏繞機頭的牽引下在輪胎胚胎上進行螺旋式的貼合，最終纏繞出設(shè)定形狀的胎面外形。
[0018]所述的自動搜索優(yōu)化步進算法采用現(xiàn)有的算法。
[0019]所述的輪胎纏繞方法采用現(xiàn)有的輪胎制作方法。
[0020]當(dāng)執(zhí)行結(jié)果滿足生產(chǎn)要求時，流程結(jié)束；當(dāng)執(zhí)行結(jié)果不能滿足生產(chǎn)要求，系統(tǒng)修改參數(shù)反饋給輸入?yún)?shù)環(huán)節(jié)。這樣的閉環(huán)控制能精確控制膠條的重量和形狀。
[0021]如圖1所示，輪胎基體2與纏繞機機頭I的位置關(guān)系如圖1所示，輪胎基體2在做旋轉(zhuǎn)運動，在旋轉(zhuǎn)過程中纏繞機機頭I將膠條纏繞在輪胎基體2上。
[0022]如圖2所示，采用本發(fā)明方法制作的輪胎結(jié)構(gòu)如圖2所示，仿形出的胎面厚度誤差小于1.5_，胎側(cè)兩端誤差小于3_，胎面重量誤差在0.5%以內(nèi)，提高了輪胎生產(chǎn)的合格率。
[0023]如圖3所示，本發(fā)明輪胎胎面仿形仿真截面各像素點圖如3下所示，每一層堆疊纏繞完成后都會對下一層有指導(dǎo)作用，輪胎胎面生產(chǎn)系統(tǒng)可以自動優(yōu)化搜索步進的認知規(guī)律，同時建立自動搜索的優(yōu)化步進算法。通過堆積仿形算法和自動搜索優(yōu)化步進算法，仿真出輪胎胎面纏繞所需的每一個步驟，并計算出該層需要纏繞的圈速。
【主權(quán)項】
1.一種基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞方法，其特征在于:包括基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞、纏繞膠條的形狀控制和開環(huán)仿形過程控制三個步驟； 所述基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞具體步驟如下: (1)輪胎胎面的多維坐標(biāo)的空間映射的建立 采用面向?qū)ο蟮姆绞矫枋鲚喬サ奶ッ嫘螤?，按?shù)組P來描述其結(jié)構(gòu):數(shù)組P由橫坐標(biāo)點L，縱坐標(biāo)點H，橫坐標(biāo)點校正Lm，縱坐標(biāo)點校正Hm，層數(shù)Layer組成，胎面形狀通過輸入一組從P1.P2l P3……P1……Pn表達，每一個數(shù)組P表示在仿形過程中的一層，利用坐標(biāo)點之間的直線連接勾勒出輪胎胎面仿形的形狀，輪胎胎面仿形纏繞過程中的每一層由相鄰的兩層的封閉區(qū)域構(gòu)成，兩個數(shù)組構(gòu)成的封閉空間就是需要仿形纏繞的區(qū)域； (2)基于像素法的仿形數(shù)學(xué)模型和算法的建立 將胎面形狀，膠條形狀表示的組數(shù)P映射到兩個像素空間矩陣，這兩個像素空間矩陣是步驟(I)中所述的P1, P1+1，其中0〈i〈N;用像素模擬軟體膠條在纏繞過程中的堆積規(guī)律，建立堆積算法，該堆積算法如下所述:當(dāng)?shù)贜圈膠條堆積仿形完成后，根據(jù)第i圈膠條堆積生成胎面形狀，仿形出第i+Ι圈膠條在仿形第i圈纏繞位置，并自動優(yōu)化搜索步進的認知規(guī)律，同時建立自動搜索的優(yōu)化步進算法，胎面纏繞仿形仿真過程以層為單位，從起始位置開始，通過堆積仿形算法和自動搜索優(yōu)化步進算法，仿真出輪胎胎面纏繞所需的每一個步驟，并計算出該層需要纏繞的圈速； 所述的纏繞膠條的形狀控制就是通過一體式壓片機機頭，以CCD傳感器實時檢測膠條的寬度和智能PID算法，保證單位時間膠條重量誤差在每分鐘0.3%以內(nèi)； 所述的開環(huán)仿形過程控制是纏繞機以高精度伺服電機作為執(zhí)行機構(gòu)，根據(jù)仿真算法計算出的步距和圈數(shù)實現(xiàn)控制仿形的纏繞過程，膠條在纏繞機頭的牽引下在輪胎胚胎上進行螺旋式的貼合，最終纏繞出設(shè)定形狀的胎面外形。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞方法，包括基于像素法的輪胎胎面仿形纏繞、纏繞膠條的形狀控制和開環(huán)仿形過程控制三個步驟；所述的基于像素法的胎面仿形纏繞包括輪胎胎面的多維坐標(biāo)的空間映射的建立和基于像素法的仿形數(shù)學(xué)模型與算法的建立。本發(fā)明的有益效果是：通過新的面向?qū)ο蟮奶ッ嫘螤畹哪Ｐ蜆?gòu)建，可以解決任何胎面纏繞工藝允許的胎面形狀描述問題，完全滿足卡車輪胎，農(nóng)用輪胎，工程輪胎，異形輪胎的斜交輪胎和子午輪胎的胎面纏繞工藝的數(shù)學(xué)模型精度要求。仿形出的胎面厚度誤差小于1.5mm，胎側(cè)兩端誤差小于3mm，胎面重量誤差在0.5%以內(nèi)。
【IPC分類】B29D30/60, B29D30/16, B29D30/30, G05B13/02
【公開號】CN105034424
【申請?zhí)枴緾N201510509751
【發(fā)明人】趙龍陽, 孟瑞敏, 陳皓, 趙嶺忠, 韓晉棟, 朱建斌
【申請人】桂林方菱信息科技有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年8月19日