利用抱辊测量环件圆心位置和环件外圆半径的系统及方法

摘要

本发明公开了一种利用抱辊测量环件圆心位置和环件外圆半径的系统及方法，它包括环件，所述环件的一侧对称的设有与环件外壁相接触的抱辊I和抱辊II，所述两抱辊分别通过各自的抱臂I和抱臂II连接相应的油缸I和油缸II，所述两油缸内分别设有相应的位移传感器；在环件内壁设有相接触的芯辊，外壁则与主辊相接触。本方法是通过建立直角坐标系推导出环件圆心位置、环件外圆半径与两油缸行程之间的数理关系。将油缸位移传感器测量出的两油缸行程带入计算软件，即可得到瞬时环件圆心位置和环件外圆半径的数值，同时根据圆心位置即可看出环件是否发生偏移，以及发生偏移的偏移量，还可检测环件外径的不圆度。应用该方法可去掉现有辗环机的测量辊系统，容易实现，降低成本，且精度较高。

主权项

1.一种利用抱辊测量环件圆心位置和环件外圆半径的系统的测量方法，所述系统包括环件，所述环件的一侧对称的设有与环件外壁相接触的抱辊I和抱辊II，所述两抱辊分别通过各自的抱臂I和抱臂II连接相应的油缸I和油缸II，所述两油缸内分别设有相应的位移传感器；在环件内壁设有相接触的芯辊，外壁则与主辊相接触；其特征是，它的测量过程为：1）通过所述两油缸内置的位移传感器测得任意时刻所述两油缸的行程s₁，s₂；2）所述各部件的结构尺寸为定值，以环件与主辊的交点A为原点做一直角坐标系，在该直角坐标系中，所述两抱辊的半径为R_b；环件的圆心为O点，环件外圆半径为R，抱辊Ⅰ的圆心为O_b1点，抱辊Ⅱ的圆心为O_b2点，抱臂Ⅰ旋转中心为B点，抱臂Ⅱ旋转中心为G点，抱臂Ⅰ与油缸Ⅰ铰接中心为C点，抱臂Ⅱ与油缸Ⅱ铰接中心为H点，油缸Ⅰ旋转中心为D点，油缸Ⅱ的旋转中心为I点；3）环件圆心位置、环件外圆半径与油缸行程之间的数理关系，该关系具体形式如下：$\left\{\begin{array}{c}x=\frac{B-\sqrt{B^2-4\mathrm{AC}}}{2A}\\ y=\frac{A(x_1^2+y_1^2-x_2^2-y_2^2)-(x_1-x_2)(B-\sqrt{B^2-4\mathrm{AC}})}{2A(y_1-y_2)}\\ R=\sqrt{{\left(\frac{B-\sqrt{B^2-4\mathrm{AC}}}{2A}\right)}^2+{\left(\frac{A(x_1^2+y_1^2-x_2^2-y_2^2)-(x_1-x_2)(B-\sqrt{B^2-4\mathrm{AC}})}{2A(y_1-y_2)}\right)}^2}\end{array}\right.$其中：$B=4R_b^2(x_1-x_2)(x_1^2+y_1^2-x_2^2-y_2^2)+4(x_1{y}_2-x_2{y}_1)[y_1(x_2^2+y_2^2)-y_2(x_2^2+y_1^2)-R_b^2(y_1-y_2)]$$C=R_b^2{(x_1^2+y_1^2-x_2^2-y_2^2)}^2-[y_1(x_2^2+y_2^2)-y_2(x_1^2+y_1^2)-R_b^2(y_1-y_2){]}^2$$x_1=l_{O_{b1}B}\cos (\arccos \frac{l_{O_{b1}B}^2+l_{\mathrm{BC}}^2-l_{O_{b1}C}^2}{{2l}_{O_{b1}B}·l_{\mathrm{BC}}}+\arccos \frac{l_{\mathrm{BC}}^2+l_{\mathrm{BD}}^2-s_1^2}{{2l}_{\mathrm{BC}}·l_{\mathrm{BD}}}+\arcsin \frac{l_{\mathrm{DE}}}{l_{\mathrm{DB}}})+l_{\mathrm{BP}}$$y_1=l_{\mathrm{PA}}+l_{O_{b1}B}\sin (\arccos \frac{l_{O_{b1}B}^2+l_{\mathrm{BC}}^2-l_{O_{b1}C}^2}{{2l}_{O_{b1}B}·l_{\mathrm{BC}}}+\arccos \frac{l_{\mathrm{BC}}^2+l_{\mathrm{BD}}^2-s_1^2}{{2l}_{\mathrm{BC}}·l_{\mathrm{BD}}}+\arcsin \frac{l_{\mathrm{DE}}}{l_{\mathrm{DB}}})$$x_2=l_{O_{b2}G}\cos (\arccos \frac{l_{O_{b1}B}^2+l_{\mathrm{BC}}^2-l_{O_{b1}C}^2}{{2l}_{O_{b1}B}·l_{\mathrm{BC}}}+\arccos \frac{l_{\mathrm{GI}}^2+l_{\mathrm{GH}}^2-s_2^2}{{2l}_{\mathrm{GI}}·l_{\mathrm{GH}}}+\arcsin \frac{l_{\mathrm{DE}}}{l_{\mathrm{DB}}})+l_{\mathrm{GQ}}$$y_2=-[l_{\mathrm{QA}}+l_{O_{b2}G}\sin (\arccos \frac{l_{O_{b1}B}^2+l_{\mathrm{BC}}^2-l_{O_{b1}C}^2}{{2l}_{O_{b1}B}·l_{\mathrm{BC}}}+\arccos \frac{l_{\mathrm{GI}}^2+l_{\mathrm{GH}}^2-s_2^2}{{2l}_{\mathrm{GI}}·l_{\mathrm{GH}}}+\arcsin \frac{l_{\mathrm{DE}}}{l_{\mathrm{DB}}})]$4）将数据代入上述公式即得到瞬时环件的圆心O的位置坐标（x,y）和环件圆心半径R。