申请/专利权人：南京航空航天大学

申请日：2024-04-07

公开（公告）日：2024-07-05

公开（公告）号：CN118295327A

主分类号：G05B19/408

分类号：G05B19/408

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.07.23#实质审查的生效;2024.07.05#公开

摘要：本发明公开了一种倾斜轧辊运动中心的自适应弧长运动优化方法，该方法通过计算轧辊沿x轴倾斜后运动中心的旋转矩阵，解析轧辊各关键向量倾斜后的位姿，借助自适应弧长划分技术适应变截面构件的纵向宽度的变化，实现了倾斜轧辊运动中心位姿和运动控制的优化。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：增大轧辊与构件表面的接触面积，扩大塑性变形区占比，减少型材构件在弯曲过程中的局部应力集中现象，有效降低型材构件柔性辊压成形过程中的成形缺陷。通过本发明的优化方法，可以实现更加精确和高质量的型材构件成形，同时简化工控系统的操作，提高整体工艺的稳定性和可靠性。

主权项：1.一种倾斜轧辊运动中心的自适应弧长运动优化方法，其特征在于，包括如下步骤：1沿着x轴使得上下轧辊在O点整体旋转一定的角度假设轧辊倾斜后自转的速度不变；规定旋转前的笛卡尔坐标系为xyz，旋转后的笛卡尔坐标系为x’y’z’，坐标原点均位于O点；已知A点坐标xA,yA,zA，B点坐标xB,yB,zB，C点坐标xC,yC,zC，D点坐标xD,yD,zD；并且旋转前后轧辊运动中心之间的距离保持不变且上下轧辊运动中心连线的中点始终为O；轧辊倾斜旋转基准轴以O点为起点，与旋转前笛卡尔坐标系的x轴同向；以上轧辊为例对旋转后轧辊运动中心的空间位姿进行解析，已知旋转前后和的模长相同；2已知O点处的旋转基准轴与旋转前的笛卡尔坐标系的x轴同向，对向量进行矩阵变换得到旋转到位置的旋转变换矩阵： 其中，3求解旋转后在旋转前的笛卡尔坐标系中的表达式： 4轧辊沿x轴倾斜后上轧辊运动中心C的空间位置为： 其中，O点为A点与B点的中点，xo＝xA，yo＝yA，5得到上轧辊的运动中心C在旋转前的笛卡尔坐标系下的表达： 6纵向变截面零件成形过程中，在旋转前的笛卡尔坐标系中沿着z轴旋转满足轮廓的宽度变化，则需要针对旋转后的笛卡尔坐标系z’轴进行旋转，求解的旋转轴z’相对于旋转前的笛卡尔坐标系z轴的旋转矩阵： 其中，7的旋转基准轴与旋转前的笛卡尔坐标系的x轴同向，对向量进行矩阵变换得到旋转到位置的旋转变换矩阵： 其中，8得到旋转后在旋转前的笛卡尔坐标系中的表达式： 9得到轧辊沿x轴倾斜后F点的空间位置为： 其中，yo＝yA，则10倾斜后的轧辊需要沿着旋转后笛卡尔坐标系的y’轴进行自转，自转轴线变为求解自转轴线y’即 11求解轧辊沿着x轴旋转后的自转轴线相对于旋转前的笛卡尔坐标系y轴的旋转矩阵： 其中，12规定轧辊沿着x轴的倾斜角度为定值，单一道次成形过程中不会随轮廓曲线的变化而改变即zc≡c；13恒定体积成形型材构件的成形轨迹为平面曲线，得到轨迹曲线关于时间t的参数方程：Ft＝xt,yt；1114参数方程的一阶导数为： 15求解曲线上任意点的局部线性速度值： 其中，轧辊运动中心沿进给方向的运动速度等于轧辊沿着y轴转动的线速度分量Vyx，即Vbx为板材沿着纵向的进给速度；16选取变截面区域引入自适应弧长计算公式：st＝∫F'tdt；1417计算弧长s关于时间t的微分： 18令得到时间t关于弧长s的微分： 19求解时间t关于弧长s的参数方程： 20得到轧辊运动中心C的自适应弧长参数化方程：Fs＝xs,ys，18其中，xs＝xts，ys＝yts；21引入空间曲线轨迹的弧段曲率半径表达式： 其中，k是曲线的斜率，F”t|是曲线的二阶导数，22将弧长参数化后的方程代入曲率半径的计算中，得到关于弧长的曲率半径表达式： 23采用空间曲线的弧段半径与计算所得曲率半径的差值约束自适应弧长参数化方程的求解精度：|Rpre-R|≤0.05；2124根据实际成形件的几何轮廓特征确定弧长自适应模型，求解关于弧长的约束条件，找到满足条件的弧长参数化方程；25轧辊倾斜后运动轴线的变化：z’轴转动轴线： y’轴转动轴线： 26轧辊X轴倾斜后的y轴转动速度分析：y轴转动：线速度VRy＝Vbx；角速度转过的角度27将优化后的轧辊运动中心C位置姿态坐标、任意时刻的转动轴线及运动速度代入工控系统中，改善零件的成形质量。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京航空航天大学 一种倾斜轧辊运动中心的自适应弧长运动优化方法

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