CN112182914B - 一种气弹簧布设方法、参数计算系统、布设系统、终端以及可读存储介质 - Google Patents

一种气弹簧布设方法、参数计算系统、布设系统、终端以及可读存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气弹簧布设方法、参数计算系统、布设系统、终端以及可读存储介质，其中，所述方法包括：S1：初步设计面板以及气弹簧，其中，气弹簧初步设计至少包括：初步确定气弹簧种类、以及气弹簧销轴坐标；S2：基于力矩平衡原理获取当前设计中面板下拉过程的下拉力以及面板打开过程的开启力，S3：基于所述下拉力以及所述开启力鉴别当前设计是否满足预设标准，若满足，按照当前设计布设气弹簧；否则，调整气弹簧设计，再返回步骤S2直至满足预设标准。本发明通过所述方法布设的气弹簧更合理，可以有效地延长气弹簧的使用寿命。

Description

一种气弹簧布设方法、参数计算系统、布设系统、终端以及可 读存储介质
技术领域
本发明属于气弹簧设计技术领域，具体涉及一种气弹簧布设方法、参数计算系统、布设系统、终端以及可读存储介质。
背景技术
气弹簧广泛应用于智能自助设备，它用于设备的面板打开时，支撑整个面板的重量，从而方便银行人员的日常操作(如加凭条纸、加卡片、加key等)及售后人员对设备的维护(如定期清洁、检修等)，因此，气弹簧设计是否合理对银行操作人员的体验和售后人员的维护有较大影响，另外随着公司规模的不断扩大，产品种类的不断增多，气弹簧的种类也随之增加，但是从公司的标准化、大批量采购降低成本的角度出发，合理地控制气弹簧的种类显得尤为重要，对于设计人员来说，如何使用现有的有限的气弹簧种类来快速地进行合理地布置，就成为了一道难题。
目前老的气弹簧布置设计方法只停留在“两点式”的计算方法，仅仅考虑了下拉状态和开启状态这两个初始状态下的关闭力和开启力的大小，并不能有效地反映出在整个关闭面板和打开面板过程中关闭力和开启力大小的变化，从而导致气弹簧布设不太合理，经常出现面板反弹、面板撑不到位、面板下落速度较快的情况发生，从而要花费较多的时间和精力去重新布置气弹簧的点位，更换气弹簧的支撑牛角，更严重的情况则需要重新定制气弹簧。
发明内容
本发明的目的是提供一种气弹簧布设方法、参数计算系统、布设系统、终端以及可读存储介质，其中，所述布设方法可以得到任意位置对应的下拉力或开启力，进而依据其调节气弹簧设计直至满足设计要求，更加合理布设气弹簧。
一方面，本发明提供一种气弹簧布设方法，包括如下步骤：
S1：初步设计面板以及气弹簧，其中，气弹簧初步设计至少包括：初步确定气弹簧种类、以及气弹簧销轴坐标；
S2：基于力矩平衡原理获取当前设计中面板下拉过程的下拉力以及面板打开过程的开启力，其中，任意位置对应的下拉力或开启力满足：
F外＝(F气×d2-G×d1)/d
式中，F外是面板下拉过程的下拉力或面板打开过程的开启力，F气是气弹簧的伸展力或压缩力，d2为气弹簧力臂，d1为重力力臂，d为手下拉或打开面板时的力臂；S3：基于所述下拉力以及所述开启力鉴别当前设计是否满足预设标准，若满足，按照当前设计布设气弹簧；否则，调整气弹簧设计，再返回步骤S2直至满足预设标准。
进一步优选，以合页中心为原点O，水平向右为笛卡尔坐标系x轴正方向，竖直向上为y轴正方向；若在面板关闭状态下面板重心坐标为G(Gx,Gy)，当面板旋转β角度后，面板重心的坐标为G'(G'x,G'y)，则当前位置上对应的重力力臂d1按照如下公式计算：
d1＝|G'x|＝|R(cosαcosβ-sinαsinβ)|＝|Gxcosβ-Gysinβ|
式中，R为以合页中心为原点O，面板重心所在圆的半径；α为初始角度。
进一步优选，以合页中心为原点O，水平向右为笛卡尔坐标系x轴正方向，竖直向上为y轴正方向；柜体上的气弹簧销轴的坐标为B(Bx,By)，若在面板关闭状态下，面板上气弹簧销轴坐标为A(Ax,Ay)，当面板旋转β角度后，气弹簧销轴坐标为C(Cx,Cy)，则当前位置上对应的气弹簧力臂d2按照如下公式计算：
d2＝2SΔOBC/|BC|
满足：
式中，SΔOBC为以合页中心为原点O的三角形OBC的面积，分别表示OB、OC向量，|BC|表示BC的长度。
进一步优选，在任意位置上气弹簧的伸展力是根据最大伸展力、最小伸展力以及位移插值得到；在任意位置上气弹簧的压缩力是根据最大压缩力、最小压缩力以及位移插值得到。
进一步优选，基于任意位置对应的下拉力或开启力构建下拉力曲线以及开启力曲线，步骤S3中的预设标准包括：
A：依据下拉力曲线识别下拉力的大小是否在20～60N范围内，若不满足，则不满足预设标准；依据开启力曲线识别开启力的大小是否在10～30N范围内，若不满足，则不满足预设标准；
B：依据下拉力曲线以及开启力的大小获取下拉以及开启过程分别对应的气弹簧的平衡点，并判断平衡点所对应的面板打开角度是否在20±5°的范围内，若不在，不满足预设标准，所述平衡点由下拉或开启过程中，下拉力、开启力的大小为零时所对应的面板打开角度来确定。
进一步优选，步骤S3中调整气弹簧设计的准则如下：
A：若下拉力的大小偏大或平衡点的角度偏小，则考虑减小气弹簧销轴点所在圆的半径，并让气弹簧向合页中心原点O方向靠近，从而减小气弹簧力臂的大小；
B：若开启力的大小偏大或平衡点的角度偏大，则考虑增大气弹簧销轴点所在圆的半径，并让气弹簧向合页中心原点O方向远离，从而加大气弹簧力臂的大小。
第二方面，本发明还提供一种基于所述气弹簧布设方法的参数计算系统，包括：
报表构建模块：用于构建气弹簧设计参数以及相关参数的报表；
计算模块：用于基于载入的计算程序以及输入的已知量计算出气弹簧的设计参数以及相关参数；
显示模块：用于将计算结果嵌入报表中并显示。
第三方面，本发明提供一种基于所述气弹簧布设方法的布设系统，包括：
初步设计模块：用于初步设计面板以及气弹簧；
运算模块：用于基于力矩平衡原理获取当前设计下面板下拉过程的下拉力以及面板打开过程的开启力；
鉴别模块：用于基于所述下拉力以及所述开启力鉴别当前设计是否满足预设标准；
调整模块：用于调整气弹簧设计。
第四方面，本发明提供一种终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行所述气弹簧布设方法的步骤。
第五方面，本发明提供一种可读存储介质，存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以所述气弹簧布设方法的步骤。
有益效果
本发明提供的一种气弹簧布设方法从气弹簧的基本工作原理出发，可以计算出任意位置对应的下拉力或开启力，进而准确地了解关闭面板和打开面板过程中关闭力和开启力的变化情况，从而鉴别当前布设是否合理，若不合理，则进行调整，使得气弹簧的最终设计与实际工况更加吻合，提高了气弹簧的使用寿命。
附图说明
图1是本发明实施例提供的气弹簧计算力矩平衡示意图；
图2是本发明实施例提供的气弹簧力值曲线线性插值示意图；
图3是气弹簧计算系统中整体参数对应报表的示意图；
图4是气弹簧计算系统中气弹簧设计参数对应报表的示意图；
图5气弹簧计算系统中面板关闭过程计算表的示意图；
图6为下拉力曲线图；
图7为气弹簧计算系统中面板打开过程计算表的示意图；
图8开启力曲线图；
图9为气弹簧平衡点示意图；
图10为气弹簧布置实例；
图11为气弹簧布置设计流程。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明做进一步的说明。
本发明基于力矩平衡原理，分析了面板在关闭和开启过程的工况。如图1所示，定义逆时针为力矩正方向，原点O为合页中心，基于力矩平衡原理得到：F气×d2-G×d1-F外×d＝0，因此，F外＝(F气×d2-G×d1)/d。从该公式可知，若要计算出面板开启或关闭过程中任意位置对应施加在面板上的外力F外，关键是计算出对应气弹簧的伸展力或下拉力F气以及气弹簧力臂d2和重力力臂d1。
如图1和图10所示，笛卡尔坐标系x轴以水平向右为正，y轴以竖直向上为正；本实施例中，面板关闭状态时，面板重心在关闭状态下的坐标为G(Gx,Gy)，当面板旋转β角度后，面板重心的坐标为G'(G'x,G'y)，结合数学相关原理，考虑到在笛卡尔坐标下求解坐标会较为困难，建议转换为极坐标系进行计算。假设重心G所在圆半径为R，初始角度为α(初始角度只是在公式推演中假设的一个角度，在推导完后，计算值与α无关)，则根据笛卡尔坐标与极坐标之间的关系，得到：
Gx＝RcosαGy＝Rsinα
逆时针旋转β角度后：
G'x＝Rcos(α+β)＝R(cosαcosβ-sinαsinβ)＝Gxcosβ-Gysinβ
G'y＝Rsin(α+β)＝R(sinαcosβ+cosαsinβ)＝Gycosβ+Gxsinβ
故：d1＝|G'x|
同理，柜体上的气弹簧销轴的坐标为B(Bx,By)，若在面板关闭状态下，面板上的气弹簧销轴A(Ax,Ay)，当面板旋转β角度后，气弹簧销轴坐标为C(Cx,Cy)，则由于/>且/>推导出/>
关于气弹簧的伸展力或下拉力F气，如图2所示，供应商一般会给出气弹簧的4个点位的力，根据4个点位的力得到气弹簧的力学曲线，然后针对任意位置进行线性插值可以得到气弹簧的伸展力或下拉力F气。
因此，综上所述，如图11所示，本发明提供的一种气弹簧布设方法，包括如下步骤：
S1：初步设计面板以及气弹簧。其中，按照以往现有经验初步设计面板以及气弹簧，譬如，面板结构，重量以及重心位置；气弹簧的类型以及面板和柜体上气弹簧销轴坐标。
由于该初步设计是基于现有技术或者常规经验进行设置的，本发明对此不进行具体的阐述。
S2：基于力矩平衡原理获取当前设计中面板下拉过程的下拉力以及面板打开过程的开启力，其中，基于任意位置的下拉力或开启力构建下拉力曲线以及开启力曲线，如图6以及图8所示。
S3：基于所述下拉力以及所述开启力鉴别当前设计是否满足预设标准，若满足，按照当前设计布设气弹簧；否则，调整气弹簧设计，再返回步骤S2直至满足预设标准。
本实施例中，该预设标准包括：
A：依据下拉力曲线识别下拉力的大小是否在20～60N范围内，若不满足，则不满足预设标准；依据开启力曲线识别开启力的大小是否在10～30N范围内，若不满足，则不满足预设标准；
B：依据下拉力曲线以及开启力的大小获取气弹簧的平衡点(平衡点由下拉或开启过程中，下拉力和开启力的大小为零时所对应的面板打开角度来确定，其中，下拉力和开启力的曲线分别对应一个)，并判断平衡点的所对应的面板打开角度是否在20±5°的范围内，若不在，不满足预设标准。该标准是考虑到平衡角度过大时，面板有下掉较快的风险，平衡角度过小时，面板有上翻速度过快及反弹的风险。如图9中框出的是一个平衡点。
其他可行的实施例中，预设标准还可以包含：下拉力和开启力的曲线图应光滑，不应出现尖角。否则是气弹簧力矩出现反向造成的，需要在相应角度下的气弹簧力臂值前添加负号，并且这种反向的情况尽量不要出现，否则会让面板下掉较快，关闭时出现较大声音。即指面板在打开或关闭过程中，若柜体气弹簧销轴点与面板气弹簧销轴点的连线会超过柜体气弹簧销轴点与合页中心原点O的连线时，则气弹簧力矩会出现反向，需要在相应角度下的气弹簧力臂值前添加负号，以保证合页中心原点O的力矩逆时针为正这一假设
基于上述方法，本发明提供布设系统包括：
初步设计模块：用于初步设计面板以及气弹簧；
运算模块：用于基于力矩平衡原理获取当前设计下面板下拉过程的下拉力以及面板打开过程的开启力；
鉴别模块：用于基于所述下拉力以及所述开启力鉴别当前设计是否满足预设标准；
调整模块：用于调整气弹簧设计。
应当理解，上述单元模块的具体实现过程参照方法内容，本发明在此不进行具体的赘述，且上述功能模块单元的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。同时，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
基于上述方法，在一些实施例中，本发明还提供终端，包括处理器和存储器，所述存储器存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行所述气弹簧布设方法的步骤。
基于上述方法，在一些实施例中，本发明还提供一种可读存储介质，存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以所述气弹簧布设方法的步骤。
应当理解，在本发明实施例中，所称处理器可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable GateArray，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。存储器可以包括只读存储器和随机存取存储器，并向处理器提供指令和数据。存储器的一部分还可以包括非易失性随机存取存储器。例如，存储器还可以存储设备类型的信息。
所述可读存储介质为计算机可读存储介质，其可以是前述任一实施例所述的控制器的内部存储单元，例如控制器的硬盘或内存。所述可读存储介质也可以是所述控制器的外部存储设备，例如所述控制器上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述可读存储介质还可以既包括所述控制器的内部存储单元也包括外部存储设备。所述可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述控制器所需的其他程序和数据。所述可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
基于上述方法，本发明还提供一种参数计算系统，包括：
报表构建模块：用于构建气弹簧设计参数以及相关参数的报表。
计算模块：用于基于载入的计算程序以及输入的已知量计算出气弹簧的设计参数以及相关参数；
显示模块：用于将计算结果嵌入报表中并显示。
其中，如图3所示，本实施例中，分为：整体参数、气弹簧设计参数、面板关闭过程计算表和面板打开过程四个模块，分别构建出一个报表，并载入了对应报表中相关参数的计算程序。
如图3所示为整体参数对应的报表，对应了输入参数以及输出参数，其中，初始位置的重力点坐标是在面板关闭状态时的面板重心坐标。如图4所示为气弹簧设计参数对应的报表，其中，显示了气弹簧类型以及输入参数和输出参数，由于载入了输入参数以及输出参数之间的计算程序，因此，在报表中输入对应参数，后台运算计算出输出参数，并显示在报表中。如图5所示为面板关闭过程计算表以及图7为面板关闭过程计算表，同理，在报表中输入对应参数，后台运算计算出输出参数并显示在报表中，如图5中输出参数为下拉力大小，图6中输出参数为开启力大小。
其中，本发明提供的一种气弹簧布设方法中关于下拉力以及开启力的计算程序载入至后台中，其他一些相关参数的计算为采用现有计算公式以及程序，因此，本发明对此不进行具体的阐述。需要强调的是，本发明所述的实例是说明性的，而不是限定性的，因此本发明不限于具体实施方式中所述的实例，凡是由本领域技术人员根据本发明的技术方案得出的其他实施方式，不脱离本发明宗旨和范围的，不论是修改还是替换，同样属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种气弹簧布设方法，其特征在于：包括如下步骤：
S1：初步设计面板以及气弹簧，其中，气弹簧初步设计至少包括：初步确定气弹簧种类、以及气弹簧销轴坐标；
S2：基于力矩平衡原理获取当前设计中面板下拉过程的下拉力以及面板打开过程的开启力，其中，任意位置对应的下拉力或开启力满足：
F外＝(F气×d2-G×d1)/d
式中，F外是面板下拉过程的下拉力或面板打开过程的开启力，F气是气弹簧的伸展力或压缩力，d2为气弹簧力臂，d1为重力力臂，d为手下拉或打开面板时的力臂；
以合页中心为原点O，水平向右为笛卡尔坐标系x轴正方向，竖直向上为y轴正方向；若在面板关闭状态下面板重心坐标为G(Gx,Gy)，当面板旋转β角度后，面板重心的坐标为G'(G'x,G'y)，则当前位置上对应的重力力臂d1按照如下公式计算：
d1＝|G'x|＝|Gxcosβ-Gysinβ|
柜体上的气弹簧销轴的坐标为B(Bx,By)，若在面板关闭状态下，面板上气弹簧销轴坐标为A(Ax,Ay)，当面板旋转β角度后，气弹簧销轴坐标为C(Cx,Cy)，则当前位置上对应的气弹簧力臂d2按照如下公式计算：
d2＝2SΔOBC/|BC|
满足：
式中，SΔOBC为以合页中心为原点O的三角形OBC的面积，分别表示OB、OC向量，|BC|表示BC的长度；
S3：基于所述下拉力以及所述开启力鉴别当前设计是否满足预设标准，若满足，按照当前设计布设气弹簧；否则，调整气弹簧设计，再返回步骤S2直至满足预设标准。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在任意位置上气弹簧的伸展力是根据最大伸展力、最小伸展力以及位移插值得到；在任意位置上气弹簧的压缩力是根据最大压缩力、最小压缩力以及位移插值得到。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：基于任意位置对应的下拉力或开启力构建下拉力曲线以及开启力曲线，步骤S3中的预设标准包括：
A：依据下拉力曲线识别下拉力的大小是否在20～60N范围内，若不满足，则不满足预设标准；依据开启力曲线识别开启力的大小是否在10～30N范围内，若不满足，则不满足预设标准；
B：依据下拉力曲线以及开启力的大小获取下拉以及开启过程分别对应的气弹簧的平衡点，并判断平衡点所对应的面板打开角度是否在20±5°的范围内，若不在，不满足预设标准，所述平衡点由下拉或开启过程中，下拉力、开启力的大小为零时所对应的面板打开角度来确定。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤S3中调整气弹簧设计的准则如下：
A：若下拉力的大小偏大或平衡点的角度偏小，则考虑减小气弹簧销轴点所在圆的半径，并让气弹簧向合页中心原点O方向靠近，从而减小气弹簧力臂的大小；
B：若开启力的大小偏大或平衡点的角度偏大，则考虑增大气弹簧销轴点所在圆的半径，并让气弹簧向合页中心原点O方向远离，从而加大气弹簧力臂的大小。
5.一种基于权利要求1-4任一项所述的方法的参数计算系统，其特征在于：包括：
报表构建模块：用于构建气弹簧设计参数以及相关参数的报表；
计算模块：用于基于载入的计算程序以及输入的已知量计算出气弹簧的设计参数以及相关参数；
显示模块：用于将计算结果嵌入报表中并显示。
6.一种基于权利要求1-4任一项所述方法的布设系统，其特征在于：包括：
初步设计模块：用于初步设计面板以及气弹簧；
运算模块：用于基于力矩平衡原理获取当前设计下面板下拉过程的下拉力以及面板打开过程的开启力；
鉴别模块：用于基于所述下拉力以及所述开启力鉴别当前设计是否满足预设标准；
调整模块：用于调整气弹簧设计。
7.一种终端，其特征在于：包括处理器和存储器，所述存储器存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
8.一种可读存储介质，其特征在于：存储了计算机程序，所述计算机程序被处理器调用以执行权利要求1-4任一项所述方法的步骤。
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