基于人工智能的线材轧制导卫设计方法及装置与流程

本申请涉及线材轧制，特别是涉及一种基于人工智能的线材轧制导卫设计方法及装置。

背景技术：

1、高速线材轧制过程中，导卫用于限定线材的通过路径、稳定线材姿态，并控制线材进入或离开相邻工艺设备时的方向。随着轧制速度提高、线材规格减小以及产品表面质量要求提高，导卫中心路径的平顺性、导向结构的连续性以及导向形式与轧制材料之间的适配关系，对线材通过稳定性和表面质量具有重要影响。

2、现有导卫的过轧路径通常依赖人工经验，通过简单圆弧拼接以及反复修正来确定，此类设计方式得出的结果，难以同时满足设计上对过轧路径的多项要求，且反复修正的设计工作量大。若过轧路径与实际线材运动状态不匹配，线材容易在入口处斜入，在中部转向区域发生局部碰撞，或者在出口处受到强制纠偏，从而引起表面划伤、导卫异常磨损或跑钢等问题。

技术实现思路

1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种基于人工智能的线材轧制导卫设计方法及装置。

2、一种基于人工智能的线材轧制导卫设计方法，其包括：获取线材轧制时的约束条件，约束条件包括过轧路径的基本空间条件与线材的轧制工艺条件；根据约束条件，通过人工智能模型确定出目标过轧路径对应的目标中心线；根据目标中心线，确定导卫中的导向构件的布设位置，以使线材沿目标中心线通过导卫。

3、上述设计方法，充分考虑了线材轧制时的各项约束条件，通过人工智能模型确定出一条最契合约束条件的目标过轧路径，并且基于该目标过轧路径，来指导导卫中的导向构件的布设，从而可以减少乃至免去对人工经验和简单圆弧拼接的依赖，且可以提高设计得到的过轧路径与线材实际运动路径的匹配程度。

4、在其中一些实施例中，基本空间条件包括入口位置、入线方向、出口位置、出线方向以及导卫的安装空间范围约束、相邻轧制设备的对中约束；的轧制工艺条件包括线材的材料特性、横截面规格、轧制温度以及轧制速度。

5、在其中一些实施例中，根据约束条件，通过人工智能模型确定出目标过轧路径对应的目标中心线，包括：通过人工智能模型，以安装空间范围约束与对中约束作为边界条件，至少以路径的平顺性作为优化目标，计算出满足边界条件的目标中心线；其中，路径的平顺性至少表征为路径的曲率变化率与最大曲率。

6、在其中一些实施例中，根据目标中心线，确定导卫中的导向构件的布设位置，包括：根据目标中心线，以预设步长对目标中心线进行分段采样，计算出各采样段的曲率；根据各采样段的曲率，分别确定出各采样段对无支承区域的允许跨度；将目标中心线的两端分别作为导向构件的固有布设点，沿目标中心线的延伸方向依次确定出多个中间布设点，且使形成于相邻两个布设点之间的无支承区域的实际跨度不大于落入无支承区域的采样段所对应的允许跨度。

7、在其中一些实施例中，还包括：根据目标中心线的几何特征与轧制工艺条件，确定线材在通过导卫中的无支承区域时的稳定性指标；根据稳定性指标，确定导向构件所采用的结构类型，结构类型至少包括滚动导向结构与滚动-滑动复合导向结构。

8、在其中一些实施例中，根据目标中心线的几何特征与轧制工艺条件，确定线材在通过导卫中的无支承区域时的稳定性指标，包括：确定线材在无支承区域处的等效长细比；根据等效长细比与线材在轧制温度下的热态屈服强度，确定出线材的临界失稳载荷；根据临界失稳载荷与线材在无支承区域处所受的侧向力和重力，确定出稳定性指标。

9、一种导卫装置，其包括多个导向构件，多个导向构件沿目标过轧路径所对应的目标中心线依次布设，目标中心线、导向构件在目标中心线延伸方向上的位置、导向构件的结构类型分别由上述的设计方法确定。

10、在其中一些实施例中，导向构件包括第一导向件与第二导向件，第一导向件与第二导向件在重力方向上分别位于目标中心线的上方与下方；

11、第一导向件包括沿目标中心线间隔分布的多个第一导向轮，第二导向件包括沿目标中心线间隔分布的多个第二导向轮和/或第二导向件包括沿目标中心线延伸的一个或多个导向承托。

12、在其中一些实施例中，第一导向件包括多个第一导向轮，第二导向件包括多个第二导向轮；至少部分第一导向轮与部分第二导向轮在目标中心线延伸方向上的位置相同或不同，以相互对应或相互错开；

13、或者，第一导向件包括多个第一导向轮，第二导向件包括多个第二导向轮和一个或多个导向承托；在目标中心线延伸方向上，导向承托至少设置在部分相邻的第二导向轮之间；

14、或者，第一导向件包括多个第一导向轮，第二导向件包括一个或多个导向承托；一个导向承托在目标中心线延伸方向上连续延伸，或多个导向承托在目标中心线延伸方向上间隔分布。

15、一种基于人工智能的线材轧制导卫设计装置，其包括：

16、获取模块，用于获取线材轧制时的约束条件，约束条件包括过轧路径的基本空间条件与线材的轧制工艺条件；

17、路径计算模块，用于根据约束条件，通过人工智能模型确定出目标过轧路径对应的目标中心线；

18、位置确定模块，用于根据目标中心线，确定导卫中的导向构件的布设位置，以使线材沿目标中心线通过导卫。

1.一种基于人工智能的线材轧制导卫设计方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于人工智能的线材轧制导卫设计方法，其特征在于，所述基本空间条件包括入口位置、入线方向、出口位置、出线方向以及所述导卫的安装空间范围约束、相邻轧制设备的对中约束；

3.根据权利要求2所述的基于人工智能的线材轧制导卫设计方法，其特征在于，根据所述约束条件，通过人工智能模型确定出目标过轧路径对应的目标中心线，包括：

4.根据权利要求1所述的基于人工智能的线材轧制导卫设计方法，其特征在于，根据所述目标中心线，确定导卫中的导向构件的布设位置，包括：

5.根据权利要求1至4任一项所述的基于人工智能的线材轧制导卫设计方法，其特征在于，还包括：

6.根据权利要求5所述的基于人工智能的线材轧制导卫设计方法，其特征在于，根据目标中心线的几何特征与所述轧制工艺条件，确定所述线材在通过所述导卫中的无支承区域时的稳定性指标，包括：

7.一种导卫装置，其特征在于，包括多个导向构件，所述多个导向构件沿目标过轧路径所对应的目标中心线依次布设，所述目标中心线、所述导向构件在所述目标中心线延伸方向上的位置、所述导向构件的结构类型分别由权利要求1至6任一项所述的设计方法确定。

8.根据权利要求7所述的导卫装置，其特征在于，所述导向构件包括第一导向件与第二导向件，所述第一导向件与所述第二导向件在重力方向上分别位于所述目标中心线的上方与下方；

9.根据权利要求8所述的导卫装置，其特征在于，所述第一导向件包括多个所述第一导向轮，所述第二导向件包括多个所述第二导向轮；至少部分所述第一导向轮与部分所述第二导向轮在所述目标中心线延伸方向上的位置相同或不同，以相互对应或相互错开；

10.一种基于人工智能的线材轧制导卫设计装置，其特征在于，包括：