一种轮胎智能悬挂输送方法与流程

本发明涉及轮胎自动化输送与智能吊具控制领域，尤其涉及一种轮胎智能悬挂输送方法。

背景技术：

1、轮胎生产、分拣及装配线通常采用悬挂载具在多个工位之间连续输送轮胎。现有悬挂输送设备多依据预设规格参数设定支点位置、夹持力和轨道速度，当同一输送线连续处理不同外径、胎圈尺寸及质量分布的轮胎时，预设挂点与轮胎逐胎真实受力状态之间可能产生偏差。尤其在批次切换的首胎阶段，轮胎识别结果、吊具调节状态、下游区段占用状态与输送节拍需要同步衔接。

2、现有技术通常分别进行轮胎规格识别、夹持动作和轨道速度控制，缺少由真实接触探测结果贯通挂点重构、支点力分配和防摆速度规划的处理链。挂点偏移会引起偏心力矩和支点受力不均，输送加减速又可能放大摆动；当目标力不可行、机械自锁未完成或下游预留不足时，若仍按固定节拍放行，容易造成输送中断、局部堆积或掉落风险。此外，落胎后的摆动、力漂移和通过节拍数据未被用于受安全边界约束的后续参数更新，使不同批次之间的适配能力受限。

3、因此，需要一种能够解决上述现有技术不足的轮胎智能悬挂输送方法。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提出一种轮胎智能悬挂输送方法，针对现有技术在不同规格轮胎批次切换时逐胎挂点与真实受力状态不一致、支点夹持力失衡、输送摆动与区段节拍缺少协同约束的问题，提出了先由轮胎标识、胎圈三维轮廓及支点位移和接触力形成几何中心、局部顺应性和测量置信度，再在微提离状态下确定受力中心与偏心力矩并融合得到虚拟挂点，继而进行承载轴对准、受承载和防滑约束的目标力求解及机械自锁，最后以逐胎夹持安全裕量约束防摆速度轨迹和批次联合放行，并根据落胎运行反馈在安全边界内更新后续参数的技术方案，本发明具备使挂点重构结果直接进入夹持和输送控制、降低偏心悬挂、夹持失衡、摆动放大、局部堆积和掉落风险的技术效果。

2、本发明提供了一种轮胎智能悬挂输送方法，包括：

3、s1、获取轮胎标识、胎圈三维轮廓和支点位移及接触力，确定标识轮廓一致性，控制支点以探测力接触胎圈内壁，根据首次接触位置和接触后的力位移关系确定胎圈几何中心、局部顺应性及测量置信度；

4、s2、在维持所述探测力时微提离轮胎，根据支点增量力、作用位置以及吊具载荷和力矩确定受力中心与偏心力矩，根据所述测量置信度和偏心力矩融合所述胎圈几何中心与受力中心，得到虚拟挂点；

5、s3、根据虚拟挂点控制挂点调整机构，使承载轴对准所述虚拟挂点，在总承载力、合力矩、由局部顺应性确定的形变和防滑约束下确定支点目标力及目标力可行状态，达到所述支点目标力后机械自锁，形成锁定承载状态；

6、s4、根据所述虚拟挂点、摆长参数、摆角、摆速及锁定承载状态下支点实时力确定夹持安全裕量，在所述夹持安全裕量、轨道运动边界、相邻载具间距和终端残余摆角约束下生成区段速度指令并输送轮胎；

7、s5、批次切换时根据首胎标识轮廓一致性、目标力可行状态、锁定承载状态和下游预留状态确定放行结果并执行安全处置；落胎后据运行反馈数据，在预设安全边界约束下更新后续轮胎探测力、目标力求解参数和区段速度指令生成参数。

8、可选的，s1包括：将所述轮胎标识对应的规格数据与所述胎圈三维轮廓的外径、内径和截面宽度进行一致性验证；

9、使各所述支点沿径向移动，将接触力首次达到预设探测力门限时的支点位置确定为所述首次接触位置；

10、对各所述首次接触位置进行圆或椭圆拟合以得到所述胎圈几何中心，将接触后的接触力增量与支点位移增量之比确定为局部刚度并取其倒数作为所述局部顺应性；

11、根据轮廓拟合残差、接触力信号方差和各支点接触时刻的离散程度生成所述测量置信度，并记录所述一致性验证的结果和原因；

12、进一步的，对所述位移信号和接触力信号进行有效性验证，所述有效性验证包括将传感器采样时间戳与挂胎工位的统一时钟进行比对，将超出预设同步误差边界的采样值标记为无效值，并根据同一支点在预设采样窗口内的中位数和中位数绝对偏差识别异常采样值；

13、当有效支点数量不小于预设拟合数量时，使用有效采样值确定所述胎圈几何中心和所述测量置信度；

14、当有效支点数量小于所述预设拟合数量时，停止微提离，输出传感器异常状态和对应支点编号，将所述放行结果设为不放行并保持载具静止，重新采样，在有效支点数量恢复至不小于所述预设拟合数量后重新执行s1、未恢复时输出维护告警。

15、可选的，s2包括：在吊具微提离轮胎且载荷与力矩在预设静稳窗口内保持至预设采样时长后，按照各所述支点的增量力对对应作用位置进行加权以确定所述受力中心，并根据所述增量力与对应作用位置相对于所述承载轴的位置矢量确定所述偏心力矩；

16、根据所述轮廓拟合残差、接触力信号方差和所述静稳窗口内载荷与力矩的波动量修正所述测量置信度，根据修正后的测量置信度和所述偏心力矩确定双中心融合权重；

17、对所述胎圈几何中心和所述受力中心进行加权融合，从候选位置中选择剩余合力矩数值按升序排列位于首位的位置，并将支点接触力数值按升序排列并列位于首位的全部接触区域作为压缩量约束对象，使各所述压缩量不超过由所述局部顺应性确定的形变边界，以确定所述虚拟挂点；

18、进一步的，将所述轮廓拟合残差、接触力信号方差以及载荷与力矩的波动量分别按照对应的历史合格样本分布进行归一化，利用归一化结果确定所述双中心融合权重，使测量误差较小的中心获得较大的融合权重；

19、当所述修正后的测量置信度小于由历史合格样本分位数确定的置信度门限时，将所述虚拟挂点限制在以所述受力中心为中心且边界由所述局部顺应性和形变边界共同确定的候选区域内，并记录置信度不足状态作为后续目标力求解的约束来源。

20、可选的，s3包括：所述挂点调整机构为二维微调机构或支点差动机构；

21、当采用所述二维微调机构时，根据所述虚拟挂点与所述承载轴的横向偏差和纵向偏差生成二维位移指令，当采用所述支点差动机构时，根据所述横向偏差和纵向偏差生成各所述支点的差动位移指令；

22、在所述总承载力不小于轮胎重力与输送惯性载荷之和、所述合力矩不超过预设力矩边界、根据所述局部顺应性得到的局部压缩量不超过预设形变边界以及各所述支点的切向力不超过对应法向力与摩擦系数乘积的约束下求解所述支点目标力，存在满足全部约束的解时将所述目标力可行状态设为可行；

23、在各所述支点的接触力进入对应目标力容差带并保持至预设锁定时长后触发所述机械自锁，记录锁止位置信号、锁止保持力和锁定时刻作为所述锁定承载状态；

24、进一步的，在求解所述目标力时，对总承载力约束和防滑约束不设置松弛量，对合力矩约束和局部形变约束设置非负松弛量，并根据所述夹持安全裕量的预设下限确定所述非负松弛量的惩罚权重；

25、当在预设求解时限内不能得到满足总承载力约束和防滑约束的目标力时，解除本次机械自锁触发条件，使吊具下降至探测位置，记录目标力不可行状态，并申请最近隔离位。

26、可选的，s4包括：根据所述轮胎标识对应的规格数据和所述胎圈三维轮廓确定轮胎质心，根据所述虚拟挂点至所述轮胎质心的距离确定所述摆长参数；

27、根据吊具姿态传感器的角度信号确定所述摆角，并根据相邻采样时刻的摆角差与采样时间间隔确定所述摆速；

28、根据各所述支点的实时法向力相对于防滑约束边界的剩余量、实时局部压缩量相对于形变边界的剩余量以及所述偏心力矩相对于预设力矩边界的剩余量确定所述夹持安全裕量；

29、将所述夹持安全裕量映射为区段速度和区段加速度的上界，根据所述摆长参数、摆角和摆速确定与摆动相位对应的加减速时序，并在所述区段速度和区段加速度的上界、轨道允许速度和加速度边界、相邻载具间距下限以及终端残余摆角上限的约束下生成所述区段速度指令；

30、当不存在满足所述约束的区段速度指令时，采用由轨道安全速度边界确定的安全低速指令并申请最近隔离位；

31、进一步的，根据相邻载具的区段占用状态和预计离开时刻形成可用时间窗，在所述可用时间窗内使加速段和减速段分别与轮胎摆动的回摆相位和前摆相位对应，并以终端残余摆角和区段通过时长的加权和作为速度轨迹评价量；

32、按照所述夹持安全裕量更新区段速度和区段加速度的上界，在所述夹持安全裕量达到预设安全裕量下限时禁止提高区段速度，并把该状态记录为速度降级原因。

33、可选的，s5包括：将所述标识轮廓一致性表明验证通过、所述目标力可行状态为可行、所述锁定承载状态表明锁止完成以及下游连续可用区段数量达到预设预留数量同时成立，作为放行条件；

34、所述目标力可行状态非可行或所述锁定承载状态未表明锁止完成时，停止输送并使吊具下降至探测位置，重新求解支点目标力以确定所述目标力可行状态，重新机械自锁以形成所述锁定承载状态，并根据所述虚拟挂点、摆长参数、摆角、摆速及支点实时力重新确定所述夹持安全裕量，在所述目标力可行状态为可行、所述锁定承载状态表明锁止完成且所述夹持安全裕量不小于预设安全裕量下限同时成立前禁止转运；

35、当所述目标力可行状态为可行、所述锁定承载状态表明锁止完成、所述夹持安全裕量不小于预设安全裕量下限，且所述标识轮廓一致性或下游预留状态中的至少一项不满足时，根据轨道安全速度边界生成安全低速指令并将载具输送至最近隔离位，该隔离转运分支不适用于前述停止输送并使吊具下降至探测位置的情形；

36、将落胎后的摆角峰值、支点力零点漂移量、目标力跟踪偏差和区段通过时长作为所述运行反馈数据写入批次记录，根据所述批次记录修正后续轮胎的探测力、目标力容差带、形变边界以及区段速度和区段加速度的上界，将探测力和目标力容差带投影至对应的预设安全允许区间，并限制形变边界、区段速度上界和区段加速度上界不超过各自预设安全上界。

37、本发明的有益效果是：

38、1、通过低载接触探测与微提离受力测量分别获得胎圈几何中心和受力中心，并由测量置信度及偏心力矩参与虚拟挂点融合，使承载轴对准依据能够反映不同规格轮胎的逐胎真实接触和承载状态，降低预设挂点与实际受力中心偏离所引起的偏心悬挂风险。

39、2、通过在总承载力、合力矩、局部形变和防滑约束下分配各支点目标力，并在目标力达到后机械自锁，能够在输送前建立可验证的锁定承载状态；当目标力不可行或锁止未完成时执行停止、回落和重新确认，减少夹持力失衡及未可靠锁定条件下的转运风险。

40、3、通过把夹持安全裕量映射为区段速度和加速度边界，并结合摆动相位、相邻载具间距、终端残余摆角和下游预留状态生成速度及放行结果，使防摆控制、批次切换和异常隔离协同运行；落胎反馈又在预设安全边界内修正后续参数，有助于降低摆动放大、局部堆积和掉落风险。