【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及球阀生产加工，具体的说，是一种分析球阀自动研磨效果的系统及方法。
技术介绍
1、在现有的球阀研磨技术中，球体和阀座的自动化研磨过程是一个重要的环节，这个过程涉及到多个参数，包括球体转速、阀座转速、阀座摆幅和阀座摆速。然而，现有的技术方案无法根据这些研磨参数预测研磨效果。具体来说，现有的技术方案通常只能通过经验或者试错的方式来调整研磨参数，以达到理想的研磨效果。这种方法不仅效率低下，而且可能导致研磨效果不稳定，甚至可能对球阀的性能产生负面影响。此外，现有的技术方案也无法直观地展示研磨后的效果，这使得操作员无法直观地了解研磨的效果，也无法准确地调整研磨参数。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种分析球阀自动研磨效果的系统及方法，用于解决现有技术中无法根据研磨参数预测研磨效果，以及无法直观地展示研磨效果的问题。
2、本专利技术通过下述技术方案解决上述问题：
3、一种分析球阀自动研磨效果的方法，包括：
4、步骤s100、定义自动研磨中球阀属性和研磨方式；
5、步骤s200、分析用户定义的球阀属性和研磨方式，并进行三维空间运动的模拟，实时计算任意时刻球阀的空间位置；
6、步骤s300、实时计算球体任意位置的研磨程度。
7、进一步地，所述球阀属性包括球体半径、球体顶部半径、球体底部半径、球体空心半径、阀座内半径和阀座外半径等参数；研磨方式(自动研磨轨迹)包括原子步骤、组合步骤以及原子步骤和组合步骤的
8、进一步地，所述步骤s200具体为：根据球阀属性在球面创建均匀分布的点ball_points，并创建阀座的中心点valve_p，再根据研磨方式，计算在研磨任意时间t后，点ball_points和阀座的中心点valve_p经过转动和/或摆动操作后的空间位置。
9、进一步地，所述步骤s200具体包括：
10、步骤s210、采用黄金螺旋点法创建球体均匀分布的点ball_points，具体包括：
11、步骤s211、定义黄金角的弧度值inc，inc＝π*(3-sqrt(5))；
12、步骤s212、对于每一个要在球面上生成的点，计算其在垂直方向即从球心到球面的偏移量y，y＝n*2*k/n-1，其中，n为点的序号，n为总的点数，k为每个点之间的间隔；
13、步骤s213、计算每个点在水平方向即沿着球面的偏移量theta，theta＝inc*n；
14、步骤s214、根据y和theta的值以及球的半径r，计算出每个点的三维坐标(x,y,z)：x＝r*cos(theta)*sqrt(1-y^2)，z＝r*y，y＝r*sin(theta)*sqrt(1-y^2)；
15、步骤s220、阀座的中心点valve_p的坐标定义为：(阀座内半径圆心,0,0)。
16、步骤s230、研磨时长t后，计算点ball_points的空间位置，具体包括：
17、步骤s231、分析研磨方式，顺序执行原子步骤；
18、步骤s232、计算研磨时长t后球体总共旋转角度ball_rot_degree：根据t得到这段时间覆盖的球体转动原子步骤，对每个球体转动原子步骤的旋转角度进行计算，匀速方式下，旋转角度＝速度*步骤时间；线性速度变化方式下，旋转角度＝平均速度*步骤时间，对每个球体转动原子步骤的旋转角度求和即为总旋转角度；
19、步骤s233、计算阀座摆动方向的位置valve_swing_pos：根据t得到这段时间覆盖的阀座摆动原子步骤，按顺序计算每个阀座摆动原子步骤的总摆动角度，匀速方式下，旋转角度＝速度*步骤时间；线性速度变化方式下，旋转角度＝平均速度*步骤时间，并确定执行完成时的位置的摆动方向；前一个阀座摆动原子步骤输出的位置和摆动方向作为后一个阀座摆动原子步骤计算的输入，最后一个阀座摆动原子步骤的输出位置，即为阀座摆动方向的位置；
20、步骤s240、研磨时长t后，计算阀座的中心点valve_p旋转矩阵：
21、第一次旋转：以z轴为旋转轴，研磨时长t后球体总共旋转角度ball_rot_degree为旋转角度；
22、第二次旋转：以z轴和阀座的中心点valve_p的点积，得到摆动方向旋转轴，以阀座摆动方向的位置valve_swing_pos为旋转角度。
23、进一步地，所述步骤s300具体包括：
24、步骤s310、计算球体上任意一点p在运行一段时间t后和阀座的接触时长total_contact_time：
25、步骤s311、将t分解成n个时刻t1,t2,t3,……,tx,……,tn；
26、步骤s312、计算任意时刻tx阀座的位置：
27、步骤s313、计算p点，在tx是否和当前阀座接触，如果p向量和valve_p向量之间的夹角介于阀座内沿夹角和阀座外沿夹角之间，则p点位于接触带，阀座内外沿夹角由阀座内半径、阀座外半径和球体半径进行三角函数运算求得；如果p点位于接触带，返回1；否则返回0；
28、步骤s314、通过积分函数scipy.integrate.quad(func,a,b)，计算t时间内，p点和阀座接触的时间长度；其中func是要积分的三角函数，a和b是积分的下限和上限，a为0，代表起始时间，b为t，代表研磨时间；
29、func在(0,t)区间和坐标轴围成的面积＝接触时间*1，即total_contact_time；
30、步骤s320、计算阀座在运行时间t内，经过p点的平均速度：
31、步骤s321、顺序执行的原子步骤；
32、步骤s322、计算任意时刻tx，p点的实时速度：
33、计算p点是否和阀座接触；如果p点未和阀座接触，返回0；否则，计算tx实时速度，返回实时速度值，方法如下：
34、找到tx对应的原子步骤；若该原子步骤为匀速方式，实时速度即为速度字段的值；若该原子步骤为线性速度变化方式，则实时速度为"起始速度"和"结束速度"的平均值；
35、步骤s323、通过积分，求得t时间内，p点和阀座接触带接触过程中的平均速度speed：
36、通过scipy.optimize.minimize_scalar求得func在(0,t)区间的最大值max、最小值min；
37、采用二分法，寻找平均速度：
38、speed＝average(min,max)；
39、对func(t)进行平移，使其x轴和spe本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，所述球阀属性包括球体半径、球体顶部半径、球体底部半径、球体空心半径、阀座内半径和阀座外半径；研磨方式包括原子步骤、组合步骤以及原子步骤和组合步骤的嵌套步骤，所述原子步骤包括球体转动、阀座转动和阀座摆动，球体转动、阀座转动、阀座摆动均包括匀速方式和线性速度变化方式，组合步骤由若干个原子步骤组成。
3.根据权利要求2所述的一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，所述步骤S200具体为：根据球阀属性在球面创建均匀分布的点ball_points，并创建阀座的中心点valve_p，再根据研磨方式，计算在研磨任意时间t后，点ball_points和阀座的中心点valve_p经过转动和/或摆动操作后的空间位置。
4.根据权利要求3所述的一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，所述步骤S200具体包括：
5.根据权利要求4所述的一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，所述步骤S300具体包括：
6.根据
7.根据权利要求6所述的一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，所述步骤S400具体包括：对ball_points中每个点的研磨程度进行归一化处理，使用ConvexHull计算点集的凸包，从而得到面片的顶点和三角面块集合，将其作为plotly的mesh3d对象的参数，创建热力图。
8.一种分析球阀自动研磨效果的系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的一种分析球阀自动研磨效果的系统，其特征在于，还包括热力图生成模块，热力图生成模块用于利用3D技术绘制球体，并在其表面生成热力图，展示自动研磨对球面的影响。
...【技术特征摘要】
1.一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，所述球阀属性包括球体半径、球体顶部半径、球体底部半径、球体空心半径、阀座内半径和阀座外半径；研磨方式包括原子步骤、组合步骤以及原子步骤和组合步骤的嵌套步骤，所述原子步骤包括球体转动、阀座转动和阀座摆动，球体转动、阀座转动、阀座摆动均包括匀速方式和线性速度变化方式，组合步骤由若干个原子步骤组成。
3.根据权利要求2所述的一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，所述步骤s200具体为：根据球阀属性在球面创建均匀分布的点ball_points，并创建阀座的中心点valve_p，再根据研磨方式，计算在研磨任意时间t后，点ball_points和阀座的中心点valve_p经过转动和/或摆动操作后的空间位置。
4.根据权利要求3所述的一种分析球阀自动研磨效果的方法，其特征在于，所述步骤s20...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵勐，黄欣逸，赵渝，
申请(专利权)人：成都天兴山田车用部品有限公司，
类型：发明
国别省市：
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