本發(fā)明涉及輪胎制造領(lǐng)域，尤其是一種胎坯斷面掃描及重建方法。

背景技術(shù)：

胎面纏繞生產(chǎn)線主要用于工程胎、斜交胎、全鋼子午胎等輪胎胎側(cè)、胎面的纏繞成型，替代了原工藝中的套筒成型。它是將膠條按照一定排列規(guī)律纏繞在胎坯表面，形成一個(gè)符合工藝要求的胎面、胎側(cè)等部件?，F(xiàn)有胎面纏繞生產(chǎn)線軟件的胎坯輪廓數(shù)學(xué)模型是兩個(gè)圓弧和一條直線組成的模型。我們?cè)谠O(shè)計(jì)調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)前使用的胎坯輪廓數(shù)學(xué)模型與實(shí)際的胎坯輪廓有很大差異，導(dǎo)致部分膠條排列仿真不準(zhǔn)確，且在編輯配方過(guò)程中操作比較麻煩。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種可以使膠條排列仿真更準(zhǔn)確的胎坯斷面掃描及重建方法。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的胎坯斷面掃描及重建方法，包括如下步驟：

1)設(shè)激光測(cè)距傳感器照射點(diǎn)到成型鼓軸線的距離為L(zhǎng)，激光測(cè)距傳感器到胎坯的測(cè)量距離為r，則胎坯半徑R計(jì)算公式為R＝L-r；

2)掃描時(shí)激光測(cè)距傳感器僅沿X軸橫向移動(dòng)，且激光測(cè)距傳感器的掃描軌跡與成型鼓軸線平行設(shè)置；

確定掃描軌跡的起始位置X_起始和結(jié)束位置X_結(jié)束，設(shè)X軸零點(diǎn)到胎坯中心的距離是X_中心；胎坯的超定型位置為D_超定型；胎坯超定型位置D_超定型到X軸掃描起始位置X_起始的偏置為D_偏置；

則掃描軌跡的掃描起始位置X_起始的計(jì)算公式為X_起始＝X_中心-(D_超定型/2-D_偏置),

掃描軌跡的掃描結(jié)束位置X_結(jié)束的計(jì)算公式為X_結(jié)束＝X_中心+(D_超定型/2-D_偏置)；

3)確定采樣周期△T，該掃描過(guò)程需要采集500個(gè)點(diǎn)，設(shè)X軸掃描時(shí)的工作速度為V_X軸速度；

X軸掃描起始位置X_起始和結(jié)束位置X_結(jié)束之間距離△S計(jì)算公式為△S＝X_結(jié)束-X_起始,

運(yùn)行的總時(shí)間t計(jì)算公式為t＝△S/V_X軸速度,

采樣周期△T計(jì)算公式為△T＝t/500；

4)數(shù)據(jù)采集與處理，激光測(cè)距傳感器按照步驟2)中的掃描軌跡對(duì)胎坯進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，然后將胎坯旋轉(zhuǎn)90度，再進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，利用同樣方法再實(shí)現(xiàn)2次數(shù)據(jù)采集，最后共得到4組采樣數(shù)據(jù)；將得到的4組采樣數(shù)據(jù)中相同位置的4個(gè)數(shù)據(jù)加權(quán)求平均值，得到一組加權(quán)求平均值組成的數(shù)據(jù)組；

5)曲線擬合，將步驟4)處理后的數(shù)據(jù)組通過(guò)最小二乘法擬合胎坯輪廓曲線，得到胎坯輪廓數(shù)學(xué)模型。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的方法建立一個(gè)與實(shí)際胎坯輪廓相符的數(shù)學(xué)模型，可以使膠條排列仿真更準(zhǔn)確，更能生產(chǎn)出符合工藝要求的部件；可以減少配方輸入數(shù)量，方便編輯配方；可以有利于更準(zhǔn)確地控制成型鼓速度，提高纏繞生產(chǎn)效率。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明中激光測(cè)距傳感器與胎坯的一種視角相對(duì)位置示意圖；

圖2為本發(fā)明中激光測(cè)距傳感器與胎坯的另一種視角相對(duì)位置示意圖；

圖3為本發(fā)明中胎坯的示意圖；

圖4為胎坯輪廓數(shù)學(xué)模型圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：

本發(fā)明主要是利用激光測(cè)距傳感器測(cè)量胎坯半徑數(shù)據(jù)，然后將測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理生成實(shí)際的胎坯輪廓，最后纏繞仿真軟件利用計(jì)算出來(lái)的胎坯輪廓進(jìn)行膠條排列仿真得到更準(zhǔn)確的仿真數(shù)據(jù)。具體的方案有以下方面：

1、編寫基于Logix5000軟件的PLC程序，采集激光測(cè)距傳感器測(cè)量處的胎坯斷面500個(gè)點(diǎn)半徑值，共采集4個(gè)胎坯斷面數(shù)據(jù)。

2、利用FactoryTalk View SE軟件和VBA處理胎坯輪廓數(shù)據(jù)得到實(shí)際的胎坯輪廓。

圖1示出了激光測(cè)距傳感器與胎坯的一種視角相對(duì)位置示意圖；圖中L為激光測(cè)距傳感器照射點(diǎn)到成型鼓軸線的距離，r為激光測(cè)距傳感器到胎坯的測(cè)量距離，R為胎坯半徑，激光測(cè)距傳感器3安裝在了纏繞頭上，激光測(cè)距傳感器的安裝位置位于與成型鼓1的徑向中心(軸線)在同一水平面上，且位于纏繞頭2側(cè)面。激光測(cè)距傳感器安裝在如圖上的位置有以下好處：1、測(cè)量計(jì)算簡(jiǎn)單，利于程序編寫。2、計(jì)算過(guò)程中所涉及的參數(shù)很少，精度有保證。3、該安裝位置便于安裝以及維護(hù)。4、該安裝位置比較安全，傳感器不會(huì)與胎坯發(fā)生刮蹭和撞擊。

圖2示出了激光測(cè)距傳感器與胎坯的另一種視角相對(duì)位置示意圖；圖中示出激光測(cè)距傳感器僅能夠跟隨纏繞頭進(jìn)行X軸橫向運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)Z軸恢復(fù)到零位，縱向Y軸向前伸到某個(gè)固定位置，Y軸固定，L即可測(cè)量得出。

圖3為本發(fā)明中胎坯的示意圖；圖中示出了X_起始、X_結(jié)束、X_中心、D_超定型和D_偏置相對(duì)位置。

圖4為通過(guò)曲線擬合得到的胎坯輪廓數(shù)學(xué)模型圖。

本發(fā)明的胎坯斷面掃描及重建方法包括如下步驟：

1)設(shè)激光測(cè)距傳感器照射點(diǎn)到成型鼓軸線的距離為L(zhǎng)，激光測(cè)距傳感器到胎坯的測(cè)量距離為r，則胎坯半徑R計(jì)算公式為R＝L-r；

2)掃描時(shí)激光測(cè)距傳感器僅沿X軸橫向移動(dòng)，且激光測(cè)距傳感器的掃描軌跡與成型鼓軸線平行設(shè)置；掃描軌跡的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)PLC程序?qū)崿F(xiàn)的；

確定掃描軌跡的起始位置X_起始和結(jié)束位置X_結(jié)束，設(shè)X軸零點(diǎn)到胎坯中心的距離是X_中心；胎坯的超定型位置為D_超定型；胎坯超定型位置D_超定型到X軸掃描起始位置X_起始的偏置為D_偏置；

則掃描軌跡的掃描起始位置X_起始的計(jì)算公式為X_起始＝X_中心-(D_超定型/2-D_偏置),

掃描軌跡的掃描結(jié)束位置X_結(jié)束的計(jì)算公式為X_結(jié)束＝X_中心+(D_超定型/2-D_偏置)；

3)確定采樣周期△T，該掃描過(guò)程需要采集500個(gè)點(diǎn)，設(shè)X軸掃描時(shí)的工作速度為V_X軸速度；

X軸掃描起始位置X_起始和結(jié)束位置X_結(jié)束之間距離△S計(jì)算公式為△S＝X_結(jié)束-X_起始,

運(yùn)行的總時(shí)間t計(jì)算公式為t＝△S/V_X軸速度,

采樣周期△T計(jì)算公式為△T＝t/500；

4)數(shù)據(jù)采集與處理，激光測(cè)距傳感器按照步驟2)中的掃描軌跡對(duì)胎坯進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，然后將胎坯旋轉(zhuǎn)90度，再進(jìn)行一次數(shù)據(jù)采集，利用同樣方法再實(shí)現(xiàn)2次數(shù)據(jù)采集，最后共得到4組采樣數(shù)據(jù)，該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)PLC程序完成的；將得到的4組采樣數(shù)據(jù)中相同位置的4個(gè)數(shù)據(jù)加權(quán)求平均值，得到一組加權(quán)求平均值組成的數(shù)據(jù)組，該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)FactoryTalk View SE軟件和VBA程序完成的；

5)曲線擬合，將步驟4)處理后的數(shù)據(jù)組通過(guò)最小二乘法擬合胎坯輪廓曲線，得到胎坯輪廓數(shù)學(xué)模型，該過(guò)程的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)FactoryTalk View SE軟件和VBA程序完成的。

綜上所述，本發(fā)明的內(nèi)容并不局限在上述的實(shí)施例中，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在本發(fā)明的技術(shù)指導(dǎo)思想之內(nèi)提出其他的實(shí)施例，但這些實(shí)施例都包括在本發(fā)明的范圍之內(nèi)。