專利名稱：輪胎胎面纏繞控制方法
技術領域：
本發明涉及輪胎技術領域，特別涉及一種輪胎胎面纏繞控制方法。
背景技術：
胎面纏繞作為輪胎成型的技術己經具有悠久的歷史，但是在輪胎胎面的纏 繞過程中卻很少對其纏繞效果進行模擬仿真，這就難以控制胎面的纏繞過程， 容易影響輪胎質量。為了較好地控制輪胎質量，目前使用的較多的是利用在機 器上的測厚裝置，檢測纏繞厚度，到達厚度后機頭就往后行走，從而對輪胎胎 面的纏繞進行控制，但是這種方式的缺點是由于需要檢測厚度，并根據厚度 決定機頭的行走速度，這樣對測厚裝置的精度及穩定性要求很高；同時為了找 到測厚基準，需要對胎坯進行掃描，耗時且精度不夠，使得其纏繞效果不穩定， 機器維修率也高。而目前對于纏繞效果的模擬仿真， 一般都只能實現在x軸上 對纏繞機的速度進行調節，而無法實現在其它兩個坐標軸上的調節，因此纏繞 效果的模擬仿真還有待開發。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種輪胎胎面纏繞方法，該 方法很好地實現了對胎面纏繞過程的模擬仿真，同時對纏繞機機頭行走的軌跡 和速度進行實時調整，大大提高了輪胎的胎面纏繞質量。
本發明通過以下技術方案實現 一種輪胎胎面纏繞控制方法，包括以下步
驟；
(1) 工控機模擬仿真在胎面螺疊過程中膠片的變形；
(2) 根據膠片變形后的形態以及設定的胎面效果形態，工控機模擬仿真 螺疊過程中胎面內各膠片的排列分布情況，并得到各膠片之間的螺距；
(3) 根據設計好的胎坯面形態，工控機計算好纏繞機在胎面各圈弧線段的虛擬圓心坐標及半徑，然后將這些數據輸送給PLC;
(4) 根據得到的各膠片之間的螺距，工控機分別對胎面弧線段各圈與弧度的對應關系參數、胎面直線段各圈與橫坐標的對應關系參數以及對應的理論速度進行計算，然后將形成的數據表輸送給PLC;
(5) PLC根據接收到的數據表對纏繞機各圈的理論速度進行調整，得到對應的實時速度；
(6) PLC根據纏繞機各圈的虛擬圓心坐標、半徑及實時速度，計算得出纏繞機在砂z三軸對應的軌跡坐標數據；然后根據得到的軌跡坐標數據控制纏繞機進行胎面纏繞。
以上所述步驟(1)具體為
按照設定的寬度，先將各膠片細分成多個等份；然后將各膠片進行螺疊，相鄰兩個膠片之間產生變形；工控機模擬仿真兩個膠片之間的變形情況，觀察此胎面的纏繞效果；此過程中，細分后的膠片每等份的寬度越細，模擬的精度也就越高。
所述步驟(2)具體為-
(2-1)按照設計的胎面形狀，采用積分法從右到左計算胎面的面積，計算時為每往左移0.1 1毫米累加一次；
(2-2)當累積的胎面面積等于膠片面積的1/3 2/3時，在胎面的累積起點處對應放置第一片膠片；
(2-3)將已累積的胎面面積清零，除去被膠片覆蓋的胎面面積，從胎面右邊開始重新累積計算胎面面積，當累積的胎面面積等于膠片面積的一半時，在胎面的累積起點處對應放置下一片膠片；
(2-4)按照從右到左的順序，重復步驟(2-3)，直至此胎面的膠片螺疊結束，最后得到螺疊過程中胎面內各膠片的排列分布情況，同時得到各膠片之間的螺距。
步驟(4)中所述胎面弧線段各圈的弧度通過公式
c = wa + Z
計算得到，其中c為弧度，"為圈數，"為斜率，6為截距；式中"=(c2 — q) / 02 — "0 ， 6 = c2 — " ，Cl為本次起始圈對應的
弧度，Q為下一起始圈對應的弧度，",為本次起始圈值，"2為下一起始圈值；然后形成圈數-弧度對應數據表，數據表中同一圈的數據組均包括該圈的起始圈數、斜率、截距和纏繞機理論速度，且同一圈內的圈數"的取值范圍為本組數據的起始圈數與下一組數據的起始圈數之間；所述胎面直線段各圈的橫坐標通過公式
x = wa + Z
計算得到，其中x為胎面直線段的橫坐標；
式中，"=02—^)/("2—%)， 6 = x2—^為本次起始圈對應
的橫坐標，X2為下一起始圈對應的弧度，",為本次起始圈值，"2為下一起始圈
值；
然后形成圈數-橫坐標對應數據表，數據表中同一圈的數據組均包括該圈的起始圈數、斜率、截距和纏繞機理論速度，且同一圈內的圈數"的取值范圍為本組數據的起始圈數與下一組數據的起始圈數之間。
所述步驟(5)中PLC對胎面弧線段的纏繞機理論速度的調整具體為
PLC根據接收到的數據表上各圈理論速度以及實時的弧度差計算纏繞機機頭在z軸上的速度Ap，然后根據砂z三軸的速度匹配方程
AZ = i 'sin， AF = i -cos o>Ap分別計算得到纏繞機在x軸的速度AX和_y軸的速度AF 。
所述步驟(6)中PLC對纏繞機在胎面弧線段各圈的軌跡坐標數據的計算具體為
根據工控機設定的胎面弧線段的半徑R及其虛擬圓心坐標(X。， Y。)， PLC根據圓弧方程
分別計算纏繞機在胎面弧線段上各運動軌跡點的橫坐標X和縱坐標Y，其中a為纏繞機機頭方向與水平方向的夾角。
與現有技術相比，本發明具有以下有益效果
1、本發明在運動軌跡和纏繞速度上均實現了 xj;z三軸的實時配合，使得纏繞機機頭時刻都與胎坯保持良好的垂直度，對膠條與胎坯的緊密粘合以及排掉空氣有很大的好處。
2、 本發明通過對各膠片進行多等份細分，為膠片螺疊過程的模擬仿真提供了數據結構上的準備；而膠片螺疊形成胎面的面積采用積分算法，胎面累積的匹配面積為單個膠片面積的一半，使得膠片的排列為漸變式，因此不會出現螺距突變的現象，使得纏繞后胎面的表面平滑度好，從而也提高了輪胎的硫化效果；同時，由于膠片螺疊過程采用的是面積匹配的方法，所以各膠片的累積面積與胎面的設計面積相等，這就保證了使用的膠量與設計的膠量相差較小。
3、 本發明通過模擬仿真膠片的螺疊過程后將形成的數據表輸送給PLC,實現PLC對纏繞機速度的實時調整，并將仿真效果轉變為真實效果，提高了纏繞機的纏繞精度。


圖1是本發明的纏繞機機頭在胎面的運動軌跡示意圖。
圖2是圖1中纏繞機機頭位于胎面弧線段的軌跡坐標計算示意圖。
圖3是本發明中膠片螺疊變形前的結構仿真示意圖。
圖4是本發明中膠片螺疊變形后的結構仿真示意圖。
圖5是本發明中膠片螺疊成胎面的結構仿真示意圖。
具體實施例方式
下面結合實施例及附圖，對本發明作進一步的詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。實施例
本實施例一種輪胎胎面纏繞控制方法，包括以下步驟；
(1) 工控機模擬仿真在胎面螺疊過程中膠片的變形；
(2) 根據膠片變形后的形態以及設定的胎面效果形態，工控機模擬仿真螺疊過程中胎面內各膠片的排列分布情況，并得到各膠片之間的螺距；
(3) 根據設計好的胎坯面形態，工控機計算好纏繞機在胎面各圈弧線段的虛擬圓心坐標及半徑，然后將這些數據輸送給PLC;
(4) 根據得到的各膠片之間的螺距，工控機分別對胎面弧線段各圈與弧度的對應關系參數、胎面直線段各圈與橫坐標的對應關系參數以及對應的理論速度進行計算，然后將形成的數據表輸送給PLC;
(5) PLC根據接收到的數據表對纏繞機各圈的理論速度進行調整，得到對應的實時速度；
(6) PLC根據纏繞機各圈的虛擬圓心坐標、半徑及實時速度，計算得出
纏繞機在A^三軸對應的軌跡坐標數據，纏繞機在胎面的運動軌跡如圖1所示，
圖中虛線4為機頭的運動軌跡，實線5為胎面；；然后根據得到的軌跡坐標數據控制纏繞機進行胎面纏繞。以上步驟(1)具體為-
按照設定的寬度，先將各膠片細分成多個等份；然后將各膠片進行螺疊，相鄰兩個膠片之間產生變形，其變形前后的膠片形態如圖3和圖4所示 ；工控機模擬仿真兩個膠片之間的變形情況，觀察此胎面的纏繞效果；此過程中，細分后的膠片每等份的寬度越細，模擬的精度也就越高。如圖5所示，步驟(2)具體為
(2-1)按照設計的胎面形狀，采用積分法從右到左計算胎面3的面積，計算時為每往左移0.1 1毫米累加一次；
(2-2)當累積的胎面面積7等于膠片面積的1/3 2/3時，在胎面的累積起點處對應放置第一片膠片1;
(2-3)將己累積的胎面面積清零，除去被膠片覆蓋的胎面面積，從胎面右邊開始重新累積計算胎面面積，當累積的胎面面積6等于膠片面積的一半時，在胎面的累積起點處對應放置下一片膠片2;
(2-4)按照從右到左的順序，重復步驟(2-3)，直至此胎面的膠片螺疊結束，最后得到螺疊過程中胎面內各膠片的排列分布情況，同時得到各膠片之間的螺距。
步驟(4)中胎面弧線段各圈的弧度通過公式
c = wa + Z>
計算得到，其中C為弧度，"為圈數，"為斜率，6為截距；
式中"=02—&)/(>22—A)， 6=C2—q為本次起始圈對應的弧度，Q為下一起始圈對應的弧度，m為本次起始圈值，"2為下一起始圈值；然后形成圈數-弧度對應數據表，數據表中同一圈的數據組均包括該圈的起始圈數、斜率、截距和纏繞機理論速度，且同一圈內的圈數"的取值范圍為本組數據的起始圈數與下一組數據的起始圈數之間，-胎面直線段各圈的橫坐標通過公式
<formula>formula see original document page 10</formula>
計算得到，其中x為胎面直線段的橫坐標；
式中<formula>formula see original document page 10</formula>為本次起始圈對應
的橫坐標，JC2為下一起始圈對應的弧度，m為本次起始圈值，《2為下一起始圈值；
然后形成圈數-橫坐標對應數據表，數據表中同一圈的數據組均包括該圈的起始圈數、斜率、截距和纏繞機理論速度，且同一圈內的圈數n的取值范圍為本組數據的起始圈數與下一組數據的起始圈數之間。
步驟(5)中PLC對胎面弧線段的纏繞機理論速度的調整具體為-
PLC根據接收到的數據表上各圈理論速度以及實時的弧度差計算纏繞機機頭在z軸上的速度A; ，然后根據;q^三軸的速度匹配方程<formula>formula see original document page 10</formula>分別計算得到纏繞機在義軸的速度AX和;;軸的速度AF 。
步驟(6)中PLC對纏繞機在胎面弧線段各圈的軌跡坐標數據的計算具體
為
如圖2所示，根據工控機設定的胎面弧線段的半徑R及其虛擬圓心坐標(Xo， Yo)， PLC根據圓弧方程<formula>formula see original document page 10</formula>分別計算纏繞機在胎面弧線段上各運動軌跡點的橫坐標X和縱坐標Y，其中"為纏繞機機頭方向與水平方向的夾角。
如上所述，便可較好地實現本發明，上述實施例僅為本發明的較佳實施例，并非用來限定本發明的實施范圍；即凡依本發明內容所作的均等變化與修飾，都為本發明權利要求所要求保護的范圍所涵蓋。
權利要求
1、輪胎胎面纏繞控制方法，其特征在于，包括以下步驟(1)工控機模擬仿真在胎面螺疊過程中膠片的變形；(2)根據膠片變形后的形態以及設定的胎面效果形態，工控機模擬仿真螺疊過程中胎面內各膠片的排列分布情況，并得到各膠片之間的螺距；(3)根據設計好的胎坯面形態，工控機計算好纏繞機在胎面各圈弧線段的虛擬圓心坐標及半徑，然后將這些數據輸送給PLC；(4)根據得到的各膠片之間的螺距，工控機分別對胎面弧線段各圈與弧度的對應關系參數、胎面直線段各圈與橫坐標的對應關系參數以及對應的理論速度進行計算，然后將形成的數據表輸送給PLC；(5)PLC根據接收到的數據表對纏繞機各圈的理論速度進行調整，得到對應的實時速度；(6)PLC根據纏繞機各圈的虛擬圓心坐標、半徑及實時速度，計算得出纏繞機在xyz三軸對應的軌跡坐標數據；然后根據得到的軌跡坐標數據控制纏繞機進行胎面纏繞。
2、 根據權利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法，其特征在于，所述步 驟(l)具體為-按照設定的寬度，先將各膠片細分成多個等份；然后將各膠片進行螺疊， 相鄰兩個膠片之間產生變形；工控機模擬仿真兩個膠片之間的變形情況，觀察 此胎面的纏繞效果；此過程中，細分后的膠片每等份的寬度越細，模擬的精度 也就越高。
3、 根據權利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法，其特征在于，所述步 驟(2)具體為(2-1)按照設計的胎面形狀，采用積分法從右到左計算胎面的面積，計 算時為每往左移0.1 1毫米累加一次；(2-2)當累積的胎面面積等于膠片面積的1/3 2/3時，在胎面的累積起 點處對應放置第一片膠片；(2-3)將已累積的胎面面積清零，除去被膠片覆蓋的胎面面積，從胎面 右邊開始重新累積計算胎面面積，當累積的胎面面積等于膠片面積的一半時， 在胎面的累積起點處對應放置下一片膠片；(2-4)按照從右到左的順序，重復步驟(2-3)，直至此胎面的膠片螺疊 結束，最后得到螺疊過程中胎面內各膠片的排列分布情況，同時得到各膠片之 間的螺距。
4、 根據權利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法，其特征在于，步驟(4)中所述胎面弧線段各圈的弧度通過公式c = wa + Z 計算得到，其中C為弧度，"為圈數，"為斜率，6為截距；式中"=(C2 — &)/(>72 — ， 6 = C2 — " ，q為本次起始圈對應的弧度，Q為下一起始圈對應的弧度， 為本次起始圈值，"2為下一起始圈值； 然后形成圈數-弧度對應數據表，數據表中同一圈的數據組均包括該圈的起 始圈數、斜率、截距和纏繞機理論速度，且同一圈內的圈數"的取值范圍為本組數據的起始圈數與下一組數據的起始圈數之間；所述胎面直線段各圈的橫坐標通過公式x =朋+ Z 計算得到，其中;c為胎面直線段的橫坐標；式中，"=(X2—xJ/O^—q), 6 = X2—a* 2, ^為本次起始圈對應的橫坐標，X2為下一起始圈對應的弧度，m為本次起始圈值，&為下一起始圈 值；然后形成圈數-橫坐標對應數據表，數據表中同一圈的數據組均包括該圈 的起始圈數、斜率、截距和纏繞機理論速度，且同一圈內的圈數"的取值范圍 為本組數據的起始圈數與下一組數據的起始圈數之間。
5、 根據權利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法，其特征在于，所述步 驟(5)中PLC對胎面弧線段的纏繞機理論速度的調整具體為PLC根據接收到的數據表上各圈理論速度以及實時的弧度差計算纏繞機 機頭在2軸上的速度Ap，然后根據x^三軸的速度匹配方程AX = i^sin， AF = i ,cos a'Ap分別計算得到纏繞機在x軸的速度AX和_y軸的速度。
6、根據權利要求1所述的輪胎胎面纏繞控制方法，其特征在于，所述步 驟(6)中PLC對纏繞機在胎面弧線段各圈的軌跡坐標數據的計算具體為-根據工控機設定的胎面弧線段的半徑R及其虛擬圓心坐標(Xo， Yc)， PLC 根據圓弧方程分別計算纏繞機在胎面弧線段上各運動軌跡點的橫坐標X和縱坐標Y， 其中a為纏繞機機頭方向與水平方向的夾角。
全文摘要
本發明提供一種輪胎胎面纏繞控制方法，工控機模擬仿真在螺疊過程中膠片的變形以及胎面內各膠片的排列分布情況，得到各膠片之間的螺距；工控機計算好纏繞機在胎面弧線段各圈的虛擬圓心坐標及半徑后，將數據輸送給PLC；工控機根據螺距分別計算胎面弧線段各圈的弧度、胎面直線段各圈的橫坐標和對應的理論速度，并形成數據表輸送給PLC；PLC根據接收到的數據表計算纏繞機的實時速度；PLC計算得出纏繞機在各圈對應的軌跡坐標數據，最后PLC控制纏繞機進行胎面纏繞。本發明實現了對胎面纏繞過程的模擬仿真，同時對纏繞機機頭行走的軌跡和速度進行實時調整，大大提高了輪胎的胎面纏繞質量。
文檔編號G05B19/05GK101625557SQ20091004159
公開日2010年1月13日 申請日期2009年8月3日 優先權日2009年8月3日
發明者劉銳文, 陳偉駿, 黃偉彬, 黃平勤 申請人:廣州華工百川科技股份有限公司