一种转鼓动平衡计算方法及其计算机设备与存储介质与流程

本发明涉及一种转鼓动平衡计算方法及其计算机设备与存储介质，属于转鼓动平衡控制技术领域。

背景技术：

鼓在完成之后，上版之后，由于鼓包裹了光敏版，尾夹的移动，鼓本身的制造误差造成了鼓相对轴中心质量不对称现象，而鼓在高速旋转的时候，离心力相互不平衡，便会产生周期性振动，影响出版质量，缩短了轴承等的使用寿命，而这对图像打印过程中是非常不利的。

动平衡调节主要是通过调节鼓两端的动平衡块，使其消除了鼓整体的质量不平衡现象。调试的时候通过调节左右两个平衡块的位置，使其实现动平衡，但现有方案都是手动调节，费时费力，并且控制精度很难满足要求。

进一步，印版的型号种类繁多，每换一种印版就需要手动调节平衡块位置，费时费力，影响调试以及制版效率。

技术实现要素：

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种建立力平衡模型，对系统离心力、待印版离心力、平衡块离心力进行分解，建立力平衡方程组，求解未知量，获得平衡块的位置数据；根据计算得到的平衡块位置数据，在转鼓上装配平衡块，进而快速实现转鼓装配待印版后的动平衡的能够有效提高调试效率，提高动平衡控制精度的一种转鼓动平衡计算方法及其计算机设备与存储介质。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种转鼓动平衡计算方法，具体包括以下步骤：

第一步，确定转鼓系统转动时的离心力以及系统重心位置；

第二步，获取待印版的参数，所述参数包括：待印版转动时的离心力、待印版的装配位置；

第三步，获取平衡块的个数以及质量数据；

第四步，根据力平衡原则，计算平衡块的装配位置

建立坐标系，根据上述离心力的角度位置，对系统离心力、待印版离心力、平衡块离心力进行分解，得到力平衡方程组，求解未知量，获得平衡块的位置数据；

第五步，根据计算得到的平衡块位置数据，在转鼓上装配平衡块，

进而快速实现转鼓装配待印版后的动平衡。

本发明通过不断探索以及试验，打破现有的只能手动调节的技术偏见，通过力平衡模型，建立力平衡方程组，快速获得平衡块的位置数据；进而快速实现转鼓装配待印版后的动平衡，方案切实可行，省时省力，能够有效提高动平衡的控制精度。

本发明的控制方法能够适用各种型号的印版，快速实现新尺寸印版的动平衡，进一步提高调试以及印版效率。

作为优选技术措施：

转鼓系统的离心力包括左面系统分力、右面系统分力；

所述平衡块在转鼓的左右两侧各安装两个；

平衡块的质量当作基准质量，其值为1，对其他离心力进行换算。

本发明的各部件虽然速度不同，但是在任意速度下，各个部件以及系统的离心力与动平衡块的离心力的比例不会变。

动平衡块任意转速下，离心力大小都视为基准量，其取值可为一，并对其他部件以及系统进行离心力的换算，便于后续计算。

作为优选技术措施：

转鼓系统的离心力以及系统重心位置利用基准版的转动平衡数据进行确定。

其具体包括以下步骤：第一步，获取基准版的参数，所述参数包括：基准版的离心力、基准版的装配位置；

第二步，手动调节各平衡块使得转鼓动平衡；

第三步，动平衡后，记录平衡块离心力以及各平衡块的装配位置数据；

第四步，根据力平衡原则，建立坐标系，计算转鼓系统离心力以及系统重心位置；

对基准版离心力、平衡块离心力、系统力进行分解，罗列力平衡方程式，求解未知量；

进而得到系统离心力的大小以及重心位置；

第五步，根据系统离心力的大小以及重心位置，计算装配新的印版后，平衡块所需要的装配位置。

通过力平衡原则以及本发明的算法模型，计算系统的离心力以及系统重心位置，能够有效减少后续计算误差，进一步提高转鼓的动平衡精度。

作为优选技术措施：

根据未知变量的个数确定所述基准版的数量；

对于设置尾夹的转鼓系统，基准版的数量为2，方案切实可行。

作为优选技术措施：

计算印版和平衡块的比例系数：

每单位质量的印版的离心力相对于单个动平衡块的离心力的比例一定，并与印版的质量和体积有关；

一个基准版1的离心力相对于单个动平衡块的比例系数为a；

基准版2相对与基准版1的体积比为v，印版2离心力相对于单个动平衡块在同等速度下的离心力的比例系数为v*a。

尾夹在同等速度下相对于单个动平衡块的的比例系数为b。

作为优选技术措施：

由于印版的宽度有可能大于鼓半圆周，这就会造成印版的离心力间有部分相互抵消的现象。

在进行印版质量的当量计算时，要计算出印版的等效高度。

当印版宽度小于半圆周的时候，等效高度即为原来宽度，即：

heigth_dx＝heigth；公式——4.5

当印版宽度大于半圆周的时候，等效高度即为圆周长减原来宽度，即：

heigth_dx＝d*pi-heigth；公式——4.6

计算离心力比例系数：

u＝1；

印版合力与头夹的夹角：

c1＝heigth/d公式——4.8

尾夹离心力与头夹的夹角：

c2＝2(heigth+weijiacanshu)/d公式——4.9

u是基准版1相对于基准版1的离心力比例系数，u1是基准版2相对于基准版1的离心力比例系数，u3是待计算的印版相对于基准版1的离心力比例系数。

weight为印版的质量；heigth为印版的宽度；weijiacanshu为尾夹补偿系数，其表示尾夹的质心和印版末端在圆周上的长度偏移，其值为2-3毫米；d为印版直径；deep为印版的厚度，各印版的厚度相同。

作为优选技术措施：

对于转鼓的单面受力分析，主要受到的力为平衡块离心力，印版的离心力，尾夹离心力，系统单面的离心力；

以转鼓的端面圆心为原点，以头夹所在位置为x轴正方向，以其顺时针90度方向为y方向正方向建立直角坐标系；

在xy方向上，对于转鼓左端，由力的平衡得到：

sin(a1)+sin(a2)+m*sin(c3)+a*sin(c2)/2+u*b*sin(c1)/2＝0；公式——4.10

cos(a1)+cos(a2)+m*cos(c3)+a*cos(c2)/2+u*b*cos(c1)/2＝0；公式——4.11

对于转鼓右端，得到公式如下：

sin(a3)+sin(a4)+n*sin(c4)+a*sin(c2)/2+u*b*sin(c1)/2＝0；公式——4.12

cos(a3)+cos(a4)+n*cos(c4)+a*cos(c2)/2+u*b*cos(c1)/2＝0；公式——4.13

其中a1、a2、a3、a4为四个平衡块在转鼓上的角度位置；

c1为印版离心力的角度位置；c2为尾夹离心力的角度位置；

c3为系统一端分力的角度位置；c4为系统另一端分力的角度位置；

b为印版离心力；a为尾夹离心力；

m为系统一端分力；n为系统另一端分力；u为离心力比例系数，方案详尽，切实可行。

作为优选技术措施：

由于装配了尾夹，则尾夹的离心力以及其重心位置未知，此时总共是4个未知量。

利用两张基准版，并手动调节平衡块，使得转鼓动平衡；

记录基准版和平衡块的数据，带入上述平衡式中，求解得到系统离心力、系统重心位置、尾夹的离心力以及尾夹重心位置。

进而，已知了系统离心力、系统重心位置、尾夹的离心力以及尾夹重心位置，再根据新尺寸的待印版参数，回带上述公式，求得平衡块装配位置，最后转化对应的平衡块调节码位。

计算目标待印版时，可同时引入基准版数据，进而可以求解多组解，最后取其平均值，使得误差减小。

作为应用本发明方法的装置优选措施，

一种计算机设备，其包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述的一种转鼓动平衡计算方法。

作为应用本发明方法的计算机介质优选措施，

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如上述的一种转鼓动平衡计算方法。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明通过不断探索以及试验，打破现有的只能手动调节的技术偏见，通过力平衡模型，建立力平衡方程组，快速获得平衡块的位置数据；进而快速实现转鼓装配待印版后的动平衡，方案切实可行，省时省力，能够有效提高动平衡的控制精度。

本发明的控制方法能够适用各种型号的印版，快速实现新尺寸印版的动平衡，进一步提高调试以及印版效率。

附图说明

图1为本发明系统受力分析图；

图2为本发明一种等效高度示图；

图3为本发明另一种等效高度示图；

图4为本发明系统的单面受力分析图；

图5为本发明受力分解坐标系示图；

图6为本发明计算流程示图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。

如图1-6所示，一种转鼓动平衡计算方法，具体包括以下步骤：

第一步，确定转鼓系统转动时的离心力以及系统重心位置；

第二步，获取待印版的参数，所述参数包括：待印版转动时的离心力、待印版的装配位置；

第三步，获取平衡块的个数以及质量数据；

第四步，根据力平衡原则，计算平衡块的装配位置

建立坐标系，根据上述离心力的角度位置，对系统离心力、待印版离心力、平衡块离心力进行分解，罗列力平衡方程式，求解未知量，获得平衡块的位置数据；

第五步，根据计算得到的平衡块位置数据，在转鼓上装配平衡块，

进而快速实现转鼓装配待印版后的动平衡。

传统的动平衡检测，方法及其的复杂与繁琐，而且大都是重复性劳动。在整个调试过程中占用时间是最长的。每出厂一台机器都要事先得到机器印版的动平衡数据。这严重阻碍了调试的进程。

本发明通过不断探索以及试验，打破现有的只能手动调节的技术偏见，通过建立力平衡方程式，快速获得平衡块的位置数据；进而快速实现转鼓装配待印版后的动平衡，方案切实可行，省时省力，能够有效提高动平衡的控制精度。

本发明的控制方法能够适用各种型号的印版，快速实现新尺寸印版的动平衡，进一步提高印版效率。

本发明转鼓受力分解一种具体实施例：

转鼓系统的离心力包括左面系统分力、右面系统分力；

所述平衡块在转鼓的左右两侧各安装两个；

平衡块的质量当作基准质量，其值为1，对其他离心力进行换算。

本发明的各部件虽然速度不同，但是在任意速度下，各个部件以及系统的离心力与动平衡块的离心力的比例不会变。

动平衡块任意转速下，离心力大小都视为基准量，其取值可为一，并对其他部件以及系统进行离心力的换算，便于后续计算。

本发明获取转鼓系统数据一种具体实施例：

转鼓系统的离心力以及系统重心位置利用基准版的转动平衡数据进行确定。

其具体包括以下步骤：第一步，获取基准版的参数，所述参数包括：基准版的离心力、基准版的装配位置；

第二步，通过手动调节各平衡块位置，使得转鼓动平衡；

第三步，动平衡后，记录平衡块离心力以及各平衡块的装配位置数据；

第四步，根据力平衡原则，建立坐标系，计算转鼓系统离心力以及系统重心位置；

对基准版离心力、平衡块离心力、系统力进行分解，罗列力平衡方程式，求解未知量；

进而得到系统离心力的大小以及重心位置；

第五步，根据系统离心力的大小以及重心位置，计算装配新的印版后，平衡块所需要的装配位置。

通过力平衡原则以及本发明的算法模型，计算系统的离心力以及系统重心位置，能够有效减少后续计算误差，进一步提高转鼓的动平衡精度。

本发明基准版数量一种具体实施例：

根据未知变量的个数确定所述基准版的数量；

对于设置尾夹的转鼓系统，基准版的数量为2，方案切实可行。

本发明离心力换算一种具体实施例：

计算印版和平衡块的比例系数：

每单位质量的印版的离心力相对于单个动平衡块的离心力的比例一定，并与印版的质量和体积有关；

一个基准版1(第一印版)的离心力相对于单个动平衡块的比例系数为a；

基准版2相对与基准版1的体积比为v，印版2离心力相对于单个动平衡块在同等速度下的离心力的比例系数为v*a。

尾夹在同等速度下相对于单个动平衡块的的比例系数为b。

如图2-3本发明计算等效高度一种具体实施例：

由于印版的宽度有可能大于鼓半圆周，这就会造成印版的离心力间有部分相互抵消的现象。

在进行印版质量的当量计算时，要计算出印版的等效高度。

当印版宽度小于半圆周的时候，等效高度即为原来宽度，即：

heigth_dx＝heigth；公式——4.5

当印版宽度大于半圆周的时候，等效高度即为圆周长减原来宽度，即：

heigth_dx＝d*pi-heigth；公式——4.6

计算离心力比例系数：

u＝1：

印版合力与头夹的夹角：

c1＝heigth/d公式——4.8

尾夹离心力与头夹的夹角：

c2＝2(heigth+weijiacanshu)/d公式——4.9

weight为印版的质量；heigth为印版的宽度；weijiacanshu为尾夹补偿系数，其表示尾夹的质心和印版末端在圆周上的长度偏移，其值为2-3毫米；d为印版直径。

本发明建立力平衡方程式组的一种具体实施例：

对于转鼓的单面受力分析，主要受到的力为平衡块离心力，印版的离心力，尾夹离心力，系统单面的离心力；

以转鼓的端面圆心为原点，以头夹所在位置为x轴正方向，以其顺时针90度方向为y方向正方向建立直角坐标系；

在xy方向上，对于转鼓左端，由力的平衡得到：

sin(a1)+sin(a2)+m*sin(c3)+a*sin(c2)/2+u*b*sin(c1)/2＝0；公式——4.10

cos(a1)+cos(a2)+m*cos(c3)+a*cos(c2)/2+u*b*cos(c1)/2＝0；公式——4.11

对于转鼓右端，得到公式如下：

sin(a3)+sin(a4)+n*sin(c4)+a*sin(c2)/2+u*b*sin(c1)/2＝0；公式——4.12

cos(a3)+cos(a4)+n*cos(c4)+a*cos(c2)/2+u*b*cos(c1)/2＝0；公式——4.13

其中a1、a2、a3、a4为四个平衡块在转鼓上的角度位置；

c1为印版离心力的角度位置；c2为尾夹离心力的角度位置；

c3为系统一端分力的角度位置；c4为系统另一端分力的角度位置；

b为印版离心力；a为尾夹离心力；

m为系统一端分力；n为系统另一端分力；u为离心力比例系数，方案详尽，切实可行。

由于装配了尾夹，则尾夹的离心力以及其重心位置未知，此时总共是4个未知量。

利用两张基准版(测试版)，并手动调节平衡块，使得转鼓动平衡；

记录基准版和平衡块的数据，带入上述平衡式中，求解得到系统离心力、系统重心位置、尾夹的离心力以及尾夹重心位置。

进而，已知了系统离心力、系统重心位置、尾夹的离心力以及尾夹重心位置，再根据新尺寸的待印版参数，回带上述公式，求得平衡块装配位置，最后转化对应的平衡块调节码位。

计算目标待印版时，可同时引入基准版数据，进而可以求解多组解，最后取其平均值，使得误差减小。

应用本发明的一种具体实施例：

其中左右系统分力为不变的力，与头夹(可以设头夹为圆周的起始点，即0点)的夹角为固定的。可以设其左右分力分别为m，n，位置为c3，c4。

机器高速转动后，各个平衡块产生的离心力大小相等，且都为1。位置为

左边平衡块a的码位为a11，左平衡块b的码位为a22，右平衡块a的码位为a33，右平衡块b的码位为a44。

相应的左a平衡块角度为：

a1＝-a11/6000.0*2*pi；公式——4.1

相应的左b平衡块角度为：

a2＝-a22/6000.0*2*pi；公式——4.2

相应的右a平衡块角度为：

a3＝-a33/6000.0*2*pi；公式——4.3

相应的右b平衡块角度为：

a4＝-a44/6000.0*2*pi；公式——4.4

6000表示码位，旋转一周360度角度，则为6000个码位；pi是圆周率。

则相应x方向的大小为sin(a1)，sin(a2)，sin(a3)，sin(a4)；

则相应y方向的大小为cos(a1)，cos(a2)，cos(a3)，cos(a4)。

由于sincos本身就自带一个坐标系，力的方向则是以sin的正方向为x轴正方向，以cos的正方向为y的正方向建立直角坐标系。

在恒速转动过程中，由于动平衡块的离心力大小变化微小，可忽略不计

而离心力如下：

f＝m*v*v/r；

这里的r指的是质心的旋转半径，四个动平衡块旋转半径大小的差异这里忽略不计，视为一样的，板材(印版)的半径要计算。

动平衡块的r参数不变，而各种印版r参数也是不变的。

构建鼓单面的数学模型

如图4所示，对于鼓的单面受力分析，主要受到的力为平衡块离心力，印版的离心力，尾夹离心力，系统单面的离心力。

如图5所示，以鼓的端面圆心为原点，以头夹所在位置为x轴正方向，以其顺时针90度方向为y方向正方向建立直角坐标系。

对于x方向，由力的平衡得到

sin(a1)+sin(a2)+m*sin(c3)+a*sin(c2)/2+u*b*sin(c1)/2＝0；公式——4.10

cos(a1)+cos(a2)+m*cos(c3)+a*cos(c2)/2+u*b*cos(c1)/2＝0；公式——4.11

同理，对于右边可得到公式如下：

sin(a3)+sin(a4)+n*sin(c4)+a*sin(c2)/2+u*b*sin(c1)/2＝0；公式——4.12

cos(a3)+cos(a4)+n*cos(c4)+a*cos(c2)/2+u*b*cos(c1)/2＝0；公式——4.13

对于印版2

sin(a5)+sin(a6)+m*sin(c3)+a*sin(c20)/2+u1*b*sin(c10)/2＝0；公式——4.14

cos(a5)+cos(a6)+m*cos(c3)+a*cos(c20)/2+u1*b*cos(c10)/2＝0；公式——4.15

sin(a7)+sin(a8)+n*sin(c4)+a*sin(c20)/2+u1*b*sin(c10)/2＝0；公式——4.16

cos(a7)+cos(a8)+n*cos(c4)+a*cos(c20)/2+u1*b*cos(c10)/2＝0；公式——4.17

(u是基准版1相对于基准版1的离心力比例系数，u1是基准版2相对于基准版1的离心力比例系数)

求解不等式

公式4.14与公式4.10相减，则得到

sin(a5)+sin(a6)-sin(a1)-sin(a2)+a*sin(c20)/2-a*sin(c2)/2+u1*b*sin(c10)/2-u*b*sin(c1)/2＝0公式——4.18

公式4.15与公式4.11相减，则得到

cos(a5)+cos(a6)-cos(a1)-cos(a2)+a*cos(c20)/2-a*cos(c2)/2+u1*b*cos(c10)/2-u*b*cos(c1)/2＝0公式——4.19

公式4.16与公式4.12相减，则得到

sin(a7)+sin(a8)-sin(a3)-sin(a4)+a*sin(c20)/2-a*sin(c2)/2+u1*b*sin(c10)/2-u*b*sin(c1)/2＝0公式——4.20

公式4.17与公式4.13相减，则得到

cos(a7)+cos(a8)-cos(a3)-cos(a4)+a*cos(c20)/2-a*cos(c2)/2+u1*b*cos(c10)/2-u*b*cos(c1)/2＝0公式——4.21

对于以上四个公式，两两相连便可以求出a，b，利用上式，求出多组解后，采取平均值法，得到a，b。

利用得到的a，b，回带公式4.10——4.17，利用平均值法求得m，n，c3，c4(其中m，n.＞0)。

最后，在求得m，n，c3，c4后，利用印版1，和新的尺寸的印版参数，回带公式4.10至4.17等8个公式，求得新尺寸印版的角度。最后转化对应的码位。

对于目标印版：

sin(a9)+sin(a10)+m*sin(c3)+a*sin(c30)/2+u3*b*sin(c30)/2＝0；公式——4.22

cos(a9)+cos(a10)+m*cos(c3)+a*cos(c30)/2+u3*b*cos(c30)/2＝0；公式——4.23

sin(a11)+sin(a12)+n*sin(c4)+a*sin(c30)/2+u3*b*sin(c30)/2＝0；公式——4.24

cos(a11)+cos(a12)+n*cos(c4)+a*cos(c30)/2+u3*b*cos(c30)/2＝0；公式——4.25

其中c2，c20，c30分别为基准版1、基准版2、目标印版的尾夹位置的夹角

u1，u3分别是高速转动过程中，基准版2，目标印版相对于基准版1离心力的比例系数。这里有两个概念，一个是动平衡快离心力，设置成单位1，印版1的离心力大小，设置成b，如此，印版2，和目标印版的离心力大小就为u1*b，u3*b。

利用上述四个公式求a9--a12，即4个平衡块的角度变量。

从表1和表2可以较为清楚的看出，应用本发明的控制方法计算得到的平衡块位置，非常准确，完全能够满足本发明的发明目的。

表1动平衡准确数据

表2动平衡计算所得数据

作为应用本发明方法的装置优选措施，

一种计算机设备，其包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器实现如上述的一种转鼓动平衡计算方法。

作为应用本发明方法的计算机介质优选措施，

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如上述的一种转鼓动平衡计算方法。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。