气胀轴优化设计方法、装置及设备与流程

本技术属于气胀轴，尤其涉及气胀轴优化设计方法、装置及设备。

背景技术：

1、气胀轴（air shaft）是一种在印刷和包装工业中常用的机械部件，主要用于快速、方便地装卸和定位卷材。气胀轴能够通过内部的气囊膨胀，使得轴体表面增大，从而紧固或释放卷轴。这种装置特别适用于处理纸张、塑料膜、纺织品等轻薄或易损的材料卷。

2、现有技术中，气胀轴优化设计往往是一个逐步的、基于试错的过程，每一轮设计改进都需要通过实际制造和测试来验证其效果，这种方法不仅耗时，而且效率低下。传统的气胀轴优化设计方法很大程度上依赖于设计师的经验和直觉，可能无法系统地探索所有可能的设计空间，从而错过一些非直观但效果更好的解决方案。同时，设计师在进行优化设计时，由于制造的可行性和现有技术的限制，可能导致优化设计的创新性不足。

3、综上所述，现有技术中优化气胀轴设计时，存在着优化设计的效率低和优化设计的创新性不足的问题。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种气胀轴优化设计方法、装置及设备，可以解决相关技术中优化气胀轴设计时，优化设计的效率低和优化设计的创新性不足的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种气胀轴优化设计方法，包括：

3、获取气胀轴三维模型和气胀轴优化目标信息；其中，所述气胀轴优化目标信息包括气胀轴的重量减轻信息、气胀轴的刚度增强信息、气胀轴的成本效益信息中的至少一种；

4、根据所述气胀轴优化目标信息对所述气胀轴三维模型进行优化，得到第一气胀轴优化三维模型；

5、将所述第一气胀轴优化三维模型与所述气胀轴优化目标信息输入评估模型，以使所述评估模型根据所述气胀轴优化目标信息评估所述第一气胀轴优化三维模型；其中，所述评估模型是基于与气胀轴优化设计目标对应的气胀轴三维模型样本预先训练得到的；

6、获取所述评估模型输出的第一评估结果，并根据所述第一评估结果得到最终气胀轴优化三维模型；其中，所述第一评估结果包括所述第一气胀轴优化三维模型满足所述气胀轴优化目标信息或者所述第一气胀轴优化三维模型不满足所述气胀轴优化目标信息。

7、本技术实施例中上述的技术方案，至少具有如下技术效果：

8、本技术提供的气胀轴优化设计方法，先通过获取气胀轴三维模型和气胀轴优化目标信息，然后根据气胀轴优化目标信息对气胀轴三维模型进行优化，得到第一气胀轴优化三维模型，再将第一气胀轴优化三维模型与气胀轴优化目标信息输入评估模型，以使评估模型根据气胀轴优化目标信息评估所述第一气胀轴优化三维模型，有利于大幅度提高评估效率，减少人为误差和评估时间，最后获取评估模型输出的第一评估结果，并根据第一评估结果得到最终气胀轴优化三维模型，利于得知第一气胀轴优化三维模型是否满足气胀轴优化目标信息。该方法不仅提高了设计的精确度和应用性，还通过自动化和数据驱动的评估过程提高了开发效率和产品质量。

9、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述气胀轴优化目标信息对所述气胀轴三维模型进行优化，得到第一气胀轴优化三维模型，包括：

10、根据所述气胀轴优化目标信息优化所述气胀轴三维模型的材料，得到材料信息；其中，所述材料信息包括金属材料信息和膨胀材料信息；

11、基于所述材料信息和所述气胀轴优化目标信息匹配相应的处理工艺信息；

12、根据所述材料信息和所述气胀轴优化目标信息优化所述气胀轴三维模型的结构，得到结构信息；其中，所述结构信息包括轴体结构信息和膨胀元件结构信息；

13、根据所述结构信息和所述气胀轴优化目标信息优化所述气胀轴三维模型的充气系统，得到充气系统信息；其中，所述充气系统包括充气和放气机制；

14、基于所述材料信息、所述处理工艺信息、所述结构信息和所述充气系统信息，对所述气胀轴三维模型进行调整得到所述第一气胀轴优化三维模型。

15、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述气胀轴优化目标信息优化所述气胀轴三维模型的材料，得到材料信息，包括：

16、模拟所述气胀轴三维模型在多种负载和环境下的应力和变形情况，并识别原材料的薄弱点，得到材料优化依据信息；

17、根据所述材料优化依据信息和所述气胀轴优化目标信息从气胀轴材料数据库中检索出至少两种金属材料和膨胀材料的组合；其中，所述气胀轴材料数据库是通过收集多种制作气胀轴的材料信息构建的；

18、评估每种所述金属材料和膨胀材料的组合在气胀轴应用中的性能表现，并根据所述气胀轴优化目标信息选择一种材料组合，得到材料信息。

19、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述基于所述材料信息和所述气胀轴优化目标信息匹配相应的处理工艺信息，包括：

20、基于所述材料信息确定材料特性信息；

21、根据所述材料特性信息和所述气胀轴优化目标信息确定相应的处理工艺信息。

22、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述材料信息和所述气胀轴优化目标信息优化所述气胀轴三维模型的结构，得到结构信息，包括：

23、利用识别模型识别所述气胀轴三维模型的原结构薄弱点，得到结构优化依据信息；其中，所述识别模型是基于已标注气胀轴模型的结构薄弱点的样本预先训练得到的；

24、根据所述结构优化依据信息和所述材料信息，对所述气胀轴三维模型进行几何优化，得到尺寸信息和形状信息；

25、根据所述结构优化依据信息、所述材料信息和所述气胀轴优化目标信息，对所述气胀轴三维模型进行拓扑优化，得到材料布局信息；

26、将所述尺寸信息、所述形状信息和所述材料布局信息整合，得到所述结构信息。

27、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述结构信息和所述气胀轴优化目标信息优化所述气胀轴三维模型的充气系统，得到充气系统信息，包括：

28、分析所述气胀轴三维模型充气和放气过程的气流行为，得到分析结果；

29、根据所述分析结果和所述结构信息优化所述气胀轴三维模型的充气系统的管道布局和阀门配置，得到第一充气系统信息；其中，所述第一充气系统信息包括对所述气胀轴三维模型的充气系统的调整管道布局信息和调整阀门配置信息；

30、根据所述结构信息和所述第一充气系统信息，在所述气胀轴三维模型的充气系统中设置第一传感器；其中，所述第一传感器包括压力传感器、温度传感器、流量传感器；

31、基于所述气胀轴优化目标信息设置所述气胀轴三维模型的充气系统的反馈控制机制，并根据所述第一传感器的反馈信息调整所述气胀轴三维模型的膨胀元件的充气和放气，得到第二充气系统信息；其中，所述第二充气系统信息包括设置所述气胀轴三维模型的充气系统的反馈控制机制的详细数据信息；

32、根据所述气胀轴优化目标信息设定监控阈值，获取所述第一传感器的反馈信息，当获取到的所述反馈信息中的监控值超过所述监控阈值，发送报警信息至报警系统，得到第三充气系统信息；其中，所述第三充气系统信息包括设置所述气胀轴三维模型的充气系统的安全机制的详细数据信息；

33、将所述第一充气系统信息、所述第二充气系统信息和所述第三充气系统信息进行整合，得到所述充气系统信息。

34、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述方法还包括：

35、获取卷材的目标尺寸信息；

36、根据所述卷材的目标尺寸信息，确定所述气胀轴三维模型的膨胀元件的数量和分布；

37、基于所述气胀轴三维模型的膨胀元件的数量和分布，将每个所述气胀轴三维模型的膨胀元件设置为独立模块，并对每个所述气胀轴三维模型的膨胀元件设置快速连接和断开的接口，得到所述膨胀元件模块化信息；

38、根据所述膨胀元件模块化信息，为每个所述独立模块配置控制阀门和第二传感器；

39、将所述控制阀门和所述第二传感器进行集成，监控和调节所述气胀轴三维模型的膨胀元件的状态，得到中央监控系统。

40、在第一方面的一种可能的实现方式中，所述根据所述第一评估结果得到最终气胀轴优化三维模型，包括：

41、当所述第一评估结果指示所述第一气胀轴优化三维模型满足所述气胀轴优化目标信息，将所述第一气胀轴优化三维模型确认为最终气胀轴优化三维模型；

42、当所述第一评估结果指示所述第一气胀轴优化三维模型不满足所述气胀轴优化目标信息，再次根据所述气胀轴优化目标信息对所述第一气胀轴优化三维模型进行优化，得到第二气胀轴优化三维模型；

43、将所述第二气胀轴优化三维模型和所述气胀轴优化目标信息再次输入所述评估模型，得到第二评估结果；其中，所述第二评估结果包括所述第二气胀轴优化三维模型满足所述气胀轴优化目标信息或者所述第二气胀轴优化三维模型不满足所述气胀轴优化目标信息；

44、多次迭代根据所述气胀轴优化目标信息对所述气胀轴三维模型进行优化，利用所述评估模型评估优化后的气胀轴三维模型是否满足所述气胀轴优化目标信息过程；

45、将满足所述气胀轴优化目标信息的最后一次优化的气胀轴优化三维模型确认为所述最终气胀轴优化三维模型。

46、第二方面，本技术实施例提供了一种气胀轴优化设计装置，包括：

47、第一获取单元，用于获取气胀轴三维模型和气胀轴优化目标信息；其中，所述气胀轴优化目标信息包括气胀轴的重量减轻信息、气胀轴的刚度增强信息、气胀轴的成本效益信息中的至少一种；

48、优化单元，用于根据所述气胀轴优化目标信息对所述气胀轴三维模型进行优化，得到第一气胀轴优化三维模型；

49、评估单元，用于将所述第一气胀轴优化三维模型与所述气胀轴优化目标信息输入评估模型，以使所述评估模型根据所述气胀轴优化目标信息评估所述第一气胀轴优化三维模型；其中，所述评估模型是基于与气胀轴优化设计目标对应的气胀轴三维模型样本预先训练得到的；

50、第二获取单元，用于获取所述评估模型输出的第一评估结果，并根据所述第一评估结果得到最终气胀轴优化三维模型；其中，所述第一评估结果包括所述第一气胀轴优化三维模型满足所述气胀轴优化目标信息或者所述第一气胀轴优化三维模型不满足所述气胀轴优化目标信息。

51、第三方面，本技术实施例提供了一种气胀轴优化设计设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现第一方面中的任一实施例所述的方法。

52、可以理解的是，上述第二方面至第三方面的有益效果可以参见上述第一方面中的相关描述，在此不再赘述。