卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线获取方法及装置

本发明涉及卷绕机，尤其涉及一种卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取方法及装置。

背景技术：

1、横动机构是化纤长丝高速卷绕机的关键机构，对卷装成型的影响至关重要。常见的横动机构有两种：槽筒兔子头式和拨叉式。拨叉式横动机构较槽筒兔子头式具有自身转速较低、冲击和摩擦小、噪音小等优势，可以更好地满足高速卷绕机的发展。

2、拨叉式横动机构最主要的两个部件是导丝板和拨叉叶片，导丝板和拨叉叶片配合引导丝束完成横向运动，并确保横动过程速度尽量恒定、换向过程丝束折返运动快速且振荡小。其中，拨叉叶片是用于引导丝束进行横向运动的，因此其廓线对丝条的运动状态以及卷装成型有着重要的影响。

3、目前，市场常用的拨叉式导丝机构中，多采用德国巴马格的拨叉叶片。国内市场上缺乏导丝板拨叉叶片轮廓线的自主获取方法。而现有研究中，拨叉式横动机构相关的理论设计较少，对于进口的拨叉叶片而言，未完全掌握其获取方法和设计模型，更未从理论卷绕要求出发进行轮廓线推导和分析。

4、因此，上述现有技术至少存在如下技术问题：现有技术中缺少卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取方法。

技术实现思路

1、本技术实施例通过提供一种卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取方法及装置，以填补现有技术中缺少卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取方法的空白。

2、本技术实施例提供了一种卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取方法，所述拨叉叶片轮廓线包括依次衔接的三段：拨叉叶片导丝段、拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段，且所述拨叉叶片导丝段呈直线形，所述拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段均呈曲线形；

3、所述方法包括：

4、拨叉叶片导丝段获取步骤：建立拨叉叶片轮廓线坐标系，根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板导丝段和左换向段分界点、导丝板上拨叉开始换向点的相对位置关系，获取拨叉叶片导丝段的轮廓线；

5、拨叉叶片接力段的倾角和长度获取步骤：根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板左换向段左端点、导丝板左换向段最低点的相对位置关系，获取拨叉叶片接力段的倾角和长度；

6、拨叉叶片换向段的长度和高度获取步骤：根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板上拨叉开始换向点的相对位置关系，并基于拨叉叶片接力段的倾角和长度，获取拨叉叶片换向段的长度和高度；

7、关键点获取步骤：基于拨叉叶片接力段的倾角和长度，以及拨叉叶片换向段的长度和高度，获取拨叉叶片轮廓线坐标系中拨叉叶片换向段和接力段分界点、拨叉叶片接力段边界点的坐标；

8、拨叉叶片换向段和接力段获取步骤：基于所述关键点的坐标，采用曲线拟合的方式，得到拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段的轮廓线。

9、优选地，所述拨叉叶片导丝段获取步骤中，拨叉叶片轮廓线坐标系pnq是建立在导丝板轮廓线坐标系xoy内的子坐标系。

10、优选地，所述拨叉叶片导丝段获取步骤具体包括：

11、步骤110，建立以拨叉导丝段的延长线与拨叉回转中心圆的切点为原点n、以原点n和拨叉回转中心o1连线所在的直线为纵轴q、以经过原点n且垂直于所述纵轴q的直线为横轴p的坐标系；其中，所述拨叉回转中心圆是以拨叉回转中心o1为圆心、拨叉偏心距eb为半径的圆；

12、步骤120，拨叉叶片导丝段b1b2位于横轴p上，获取拨叉叶片将丝条导到导丝板中心处时的拨叉极半径ρmax，以及拨叉叶片带着丝条在导丝板上开始换向处时的拨叉极半径ρmin，则有：

13、

14、ρmin＝r-y0

15、其中，r为导丝板导丝段圆弧半径；y0为导丝板轮廓线坐标系原点o与拨叉叶片回转中心o1的距离；xd1、yd1为导丝板导丝段和左换向段分界点d1在导丝板轮廓线坐标系xoy的坐标；

16、步骤130，获取丝条在拨叉叶片导丝段上最大的滑动距离，即拨叉叶片导丝段b1b2的长度δ，具体方法如下：

17、

18、其中，eb为拨叉偏心距；

19、步骤140：获取拨叉叶片导丝段的边界点b1的坐标，以及拨叉叶片导丝段和换向段的分界点b2的坐标，进而得到拨叉叶片导丝段的轮廓线；

20、b2点在拨叉叶片轮廓线坐标系pnq中的位置坐标的求解如下：

21、

22、

23、其中，xb2c、yb2c为拨叉叶片上b2点处于拨叉叶片带着丝条在导丝板上开始换向处的位置时在导丝板轮廓线坐标系xoy中的坐标；

24、b1点在拨叉叶片轮廓线坐标系pnq中的位置坐标的求解如下：

25、

26、

27、b1点和b2点的直线连线即为拨叉叶片导丝段的轮廓线。

28、优选地，所述拨叉叶片接力段的倾角和长度获取步骤具体包括：

29、在拨叉叶片轮廓线坐标系pnq中，拨叉叶片接力段倾角βj表示拨叉叶片换向段和接力段分界点b3、拨叉叶片接力段的边界点b4两点直线连线与p轴的夹角，拨叉叶片接力段长度lj表示b3、b4两点的直线距离，则有：

30、

31、

32、

33、其中，lo1dj表示拨叉叶片回转中心o1与导丝板左换向段最低点dj两点的直线距离；xdj、ydj为导丝板左换向段最低点dj在导丝板轮廓线坐标系xoy的坐标；xd3、yd3为导丝板左换向段左端点d3在导丝板轮廓线坐标系xoy的坐标。

34、优选地，所述拨叉叶片换向段的长度和高度获取步骤具体包括：

35、在拨叉叶片轮廓线坐标系pnq中，拨叉叶片换向段的长度lh表示b2、b3两点直线连线在q轴的投影的长度，拨叉叶片换向段的高度wh表示b2、b3两点直线连线在p轴的投影的长度，则有：

36、wh＝2eb-lj*tanβj

37、设在丝条换向结束处时，拨叉叶片上b2点在导丝板轮廓线坐标系xoy中的坐标为(xb2d，yb2d)；求解如下方程组xb2d<0对应的解，得到xb2d、yb2d；

38、

39、其中，lo1dh1表示o1、dh1两点的直线距离；

40、

41、

42、通过如上公式得到拨叉叶片换向段的长度lh。

43、优选地，所述关键点获取步骤具体包括：

44、pb3＝pb2+lh

45、qb3＝qb2+wh

46、pb4＝pb3-ljcosβj

47、qb4＝qb3+ljsinβj

48、通过如上公式得到b3、b4点在拨叉叶片轮廓线坐标系pnq中的坐标。

49、优选地，所述拨叉叶片换向段和接力段获取步骤具体包括：

50、基于所述关键点的坐标，采用贝塞尔曲线进行拟合，选用二次贝塞尔与三次贝塞尔拼接的拟合方式，得到拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段的轮廓线。

51、本技术实施例还提供了一种卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线获取装置，所述拨叉叶片轮廓线包括依次衔接的三段：拨叉叶片导丝段、拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段，且所述拨叉叶片导丝段呈直线形，所述拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段均呈曲线形；

52、所述装置包括：

53、拨叉叶片导丝段获取单元：用于建立拨叉叶片轮廓线坐标系，根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板导丝段和左换向段分界点、导丝板上拨叉开始换向点的相对位置关系，获取拨叉叶片导丝段的轮廓线；

54、拨叉叶片接力段的倾角和长度获取单元：用于根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板左换向段左端点、导丝板左换向段最低点的相对位置关系，获取拨叉叶片接力段的倾角和长度；

55、拨叉叶片换向段的长度和高度获取单元：用于根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板上拨叉开始换向点的相对位置关系，并基于拨叉叶片接力段的倾角和长度，获取拨叉叶片换向段的长度和高度；

56、关键点获取单元：用于基于拨叉叶片接力段的倾角和长度，以及拨叉叶片换向段的长度和高度，获取拨叉叶片轮廓线坐标系中拨叉叶片换向段和接力段分界点、拨叉叶片接力段边界点的坐标；

57、拨叉叶片换向段和接力段获取单元：用于基于所述关键点的坐标，采用曲线拟合的方式，得到拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段的轮廓线。

58、本技术实施例还提供了一种卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取装置，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述拨叉叶片轮廓线包括依次衔接的三段：拨叉叶片导丝段、拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段，且所述拨叉叶片导丝段呈直线形，所述拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段均呈曲线形；

59、所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

60、拨叉叶片导丝段获取步骤：建立拨叉叶片轮廓线坐标系，根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板导丝段和左换向段分界点、导丝板上拨叉开始换向点的相对位置关系，获取拨叉叶片导丝段的轮廓线；

61、拨叉叶片接力段的倾角和长度获取步骤：根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板左换向段左端点、导丝板左换向段最低点的相对位置关系，获取拨叉叶片接力段的倾角和长度；

62、拨叉叶片换向段的长度和高度获取步骤：根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板上拨叉开始换向点的相对位置关系，并基于拨叉叶片接力段的倾角和长度，获取拨叉叶片换向段的长度和高度；

63、关键点获取步骤：基于拨叉叶片接力段的倾角和长度，以及拨叉叶片换向段的长度和高度，获取拨叉叶片轮廓线坐标系中拨叉叶片换向段和接力段分界点、拨叉叶片接力段边界点的坐标；

64、拨叉叶片换向段和接力段获取步骤：基于所述关键点的坐标，采用曲线拟合的方式，得到拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段的轮廓线。

65、本技术实施例还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取步骤，拨叉叶片轮廓线包括依次衔接的三段：拨叉叶片导丝段、拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段，且所述拨叉叶片导丝段呈直线形，所述拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段均呈曲线形；

66、所述卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取步骤具体包括：

67、拨叉叶片导丝段获取步骤：建立拨叉叶片轮廓线坐标系，根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板导丝段和左换向段分界点、导丝板上拨叉开始换向点的相对位置关系，获取拨叉叶片导丝段的轮廓线；

68、拨叉叶片接力段的倾角和长度获取步骤：根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板左换向段左端点、导丝板左换向段最低点的相对位置关系，获取拨叉叶片接力段的倾角和长度；

69、拨叉叶片换向段的长度和高度获取步骤：根据拨叉叶片在工作过程中与导丝板上拨叉开始换向点的相对位置关系，并基于拨叉叶片接力段的倾角和长度，获取拨叉叶片换向段的长度和高度；

70、关键点获取步骤：基于拨叉叶片接力段的倾角和长度，以及拨叉叶片换向段的长度和高度，获取拨叉叶片轮廓线坐标系中拨叉叶片换向段和接力段分界点、拨叉叶片接力段边界点的坐标；

71、拨叉叶片换向段和接力段获取步骤：基于所述关键点的坐标，采用曲线拟合的方式，得到拨叉叶片换向段和拨叉叶片接力段的轮廓线。

72、本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

73、1、本技术实施例提供了一种卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的获取方法及装置，从理论卷绕和导丝功能的要求出发，将拨叉叶片轮廓线分为三段：导丝段、换向段、接力段。根据横动导丝原理和导丝板相关参数，确定拨叉叶片轮廓线对应的关键点，并拟合出拨叉叶片轮廓线。为卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线的自主设计提供了基本方法，填补了现有技术中缺少卷绕机横动机构拨叉叶片轮廓线获取方法的空白。

74、2、本技术实施例从理论卷绕的要求和导丝板轮廓线模型出发，对拨叉式横动机构中的拨叉叶片轮廓线进行设计，提供了一套完整的、可适用于不同卷绕参数的方法；可用于设计计算不同卷绕参数时，用于其他类型长丝材料的拨叉叶片轮廓线设计；且可推广用于同类的、不同型号的拨叉式导丝机构拨叉叶片轮廓线的设计。

75、3、本技术实施例所提出的方法及装置，为国内卷绕机拨叉式导丝机构用拨叉叶片设计提供了理论依据，利于有目标提前或有针对性地开发相关产品，从而更好的推进实现拨叉叶片行业的发展。