[发明专利]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

权利要求书

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，它包括环件，其特征是，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。

2.一种权利要求1所述的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，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：

x=B-B2-4AC2Ay=A(x12+y12-x22-y22)-(x1-x2)(B-B2-4AC)2A(y1-y2)R=(B-B2-4AC2A)2+(A(x12+y12-x22-y22)-(x1-x2)(B-B2-4AC)2A(y1-y2))2]]>

其中：

C=Rb2(x12+y12-x22-y22)2-[y1(x22+y22)-y2(x12+y12)-Rb2(y1-y2)]2]]>

x1=lOb1Bcos(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslBC2+lBD2-s122lBC·lBD+arcsinlDElDB)+lBP]]>

y1=lPA+lOb1Bsin(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslBC2+lBD2-s122lBC·lBD+arcsinlDElDB)]]>

x2=lOb2Gcos(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslGI2+lGH2-s222lGI·lGH+arcsinlDElDB)+lGQ]]>

y2=-[lQA+lOb2Gsin(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslGI2+lGH2-s222lGI·lGH+arcsinlDElDB)]]]>

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。

3.如权利要求2所述的利用抱辊测量环件圆心位置和环件外圆半径的方法，其特征是，

所述步骤3)中，环件圆心位置、环件外圆半径与油缸行程之间的数理关系的确定方法为：

ΔBDE和ΔGIJ为固定三角形，且两三角形全等，ΔO_b1BC和ΔO_b2GH为固定三角形，且两三角形全等

∠DBE=∠IGJ=arcsinlDElDB]]>

∠Ob1BC=∠Ob2GH=arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC]]>

ΔBCD中：∠CBD=arccoslBC2+lBD2-s122lBC·lBD]]>

ΔIGH中：∠IGH=arccoslGI2+lGH2-s222lGI·lGH]]>

∠O_b1BM＝π-(∠O_b1BC+∠CBD+∠DBE)

∠O_b2GN＝π-(∠O_b2GH+∠IGH+∠IGJ)

在直角坐标系中，设环件圆心坐标O(x，y)，两抱辊中心坐标为O_b1(x₁，y₁)，O_b2(x₂，y₂)则

x1=-lMP=-(lBM-lBP)=-(lOb1Bcos∠Ob1BM-lBP)]]>

=-[lOb1Bcos[π-(∠Ob1BC+∠CBD+∠DBE)]-lBP]]]>

=-[-lOb1Bcos(∠Ob1BC+∠CBD+∠DBE)-lBP]]]>

=lOb1Bcos(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslBC2+lBD2-s122lBC·lBD+arcsinlDElDB)+lBP]]>

y1=lPA+lOb1Bsin∠Ob1BM]]>

=lPA+lOb1Bsin[π-(∠Ob1BC+∠CBD+∠DBE)]]]>

=lPA+lOb1Bsin(∠Ob1BC+∠CBD+∠DBE)]]>

=lPA+lOb1Bsin(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslBC2+lBD2-s122lBC·lBD+arcsinlDElDB)]]>

x2=-lNQ=-(lGN-lGQ)=-(lOb2Gcos∠Ob2GN-lGQ)]]>

=-lOb2Gcos[π-(∠Ob2GH+∠IGH+∠IGJ)]+lGQ]]>

=lOb2Gcos(∠Ob2GH+∠IGH+∠IGJ)+lGQ]]>

=lOb2Gcos(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslGI2+lGH2-s222lGI·lGH+arcsinlDElDB)+lGQ]]>

y2=-(lQA+lOb2Gsin∠Ob2GN)]]>

=-[lQA+lOb2Gsin[π-(∠Ob2GH+∠IGH+∠IGJ)]]]>

=-[lQA+lOb2Gsin(∠Ob2GH+∠IGH+∠IGJ)]]]>

=-[lQA+lOb2Gsin(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslGI2+lGH2-s222lGI·lGH+arcsinlDElDB)]]]>

列方程组如下

lOOb1=(x1-x)2+(y1-y)2=R+RblOOb2=(x2-x)2+(y2-y)2=R+RblOA=x2+y2=R]]>

解以上方程组可得

x=B-B2-4AC2Ay=A(x12+y12-x22-y22)-(x1-x2)(B-B2-4AC)2A(y1-y2)R=(B-B2-4AC2A)2+(A(x12+y12-x22-y22)-(x1-x2)(B-B2-4AC)2A(y1-y2))2]]>

其中：

C=Rb2(x12+y12-x22-y22)2-[y1(x22+y22)-y2(x12+y12)-Rb2(y1-y2)]2]]>

x1=lOb1Bcos(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslBC2+lBD2-s122lBC·lBD+arcsinlDElDB)+lBP]]>

y1=lPA+lOb1Bsin(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslBC2+lBD2-s122lBC·lBD+arcsinlDElDB)]]>

x2=lOb2Gcos(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslGI2+lGH2-s222lGI·lGH+arcsinlDElDB)+lGQ]]>

y2=-[lQA+lOb2Gsin(arccoslOb1B2+lBC2-lOb1C22lOb1B·lBC+arccoslGI2+lGH2-s222lGI·lGH+arcsinlDElDB)]]]>