CN111468572B - 一种滚弯工艺控制方法及*** - Google Patents
一种滚弯工艺控制方法及*** Download PDFInfo
- Publication number
- CN111468572B CN111468572B CN202010279294.1A CN202010279294A CN111468572B CN 111468572 B CN111468572 B CN 111468572B CN 202010279294 A CN202010279294 A CN 202010279294A CN 111468572 B CN111468572 B CN 111468572B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bending
- profile
- radius
- denotes
- roller
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
- B21D7/08—Bending rods, profiles, or tubes by passing between rollers or through a curved die
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D7/00—Bending rods, profiles, or tubes
- B21D7/14—Bending rods, profiles, or tubes combined with measuring of bends or lengths
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Bending Of Plates, Rods, And Pipes (AREA)
Abstract
本发明提出了一种滚弯工艺控制方法及***。所述控制方法:获取型材的目标参数数据;根据目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据;根据回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值;在滚弯成形过程中,实时检测滚弯成形后型材的实际弯曲半径,获得弯曲半径反馈值;根据弯曲半径反馈值,利用弯曲半径与弯曲辊位移量的关系式,确定弯曲辊位移量反馈值;将弯曲辊位移量反馈值与弯曲辊位移量输出值进行比较,计算弯曲辊的位移误差,根据位移误差调整弯曲辊位移量输出值。本发明在滚弯加工前对滚弯件进行回弹补偿,滚弯过程中通过实时检测误差数据对型材弯曲半径进行矫正,可以减少回弹误差,提高型材滚弯成形精度。
Description
技术领域
本发明涉及滚弯加工技术领域,特别是涉及一种滚弯工艺控制方法及***。
背景技术
滚弯工艺,主要应用于航空、航天及其它工程所需的型材滚弯控制领域,而型材滚弯成形过程,由于材料为弹塑形变形,因此非常容易产生回弹问题,导致成形精度控制非常困难,对于等曲率滚弯可以多道次滚弯进行修正才能保证精度,对于变曲率滚弯,目前并没有好的解决方案。如何提高变曲率滚弯成形质量成为一个亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种滚弯工艺控制方法及***,以提高变曲率滚弯成形质量。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
一种滚弯工艺控制方法,所述控制方法包括如下步骤:
获取型材的目标参数数据;所述目标参数数据为成形后型材的边线点坐标参数、样条曲线参数或函数曲线参数;
根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据;所述回弹前参数数据包括回弹前各弧段半径;
利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值;
根据驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值控制所述滚弯加工设备对型材进行滚弯成形;
在滚弯成形过程中,采用传感器实时检测滚弯成形后型材的实际弯曲半径,获得弯曲半径的反馈值;
根据所述弯曲半径的反馈值,利用弯曲半径与弯曲辊的位移量的关系式,确定弯曲辊位移量反馈值;
将所述弯曲辊位移量反馈值与所述弯曲辊位移量输出值进行比较,计算弯曲辊的位移误差,并根据所述位移误差调整所述弯曲辊位移量输出值。
可选的,所述根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据,具体包括:
根据所述目标参数数据利用三点成圆的方式计算成形后型材的各个弧段的半径;
其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
可选的,所述根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据,具体包括:
根据所述目标参数数据利用曲率公式计算成形后型材的各个弧段的半径;
其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
可选的,所述利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值,具体包括:
以滚弯加工设备的驱动辊的圆心为坐标原点,以驱动辊的圆心和加载辊的圆心所在的直线为y轴,建立坐标系;
在所述坐标系中,建立弯曲辊的直线运动方程:其中,(x0,y0)为弯曲辊的初始位置的坐标, 为弯曲辊的直线运动轨迹上的坐标;A0为弯曲辊的初始位置的圆心,O为过弯曲辊的初始位置的圆心A0作直线与驱动辊和加载辊圆心的连线O1O2成30°角的交点;R1为驱动辊的半径,R2为加载辊的半径,d为O与驱动辊的圆心O1之间的距离;
在所述坐标系中,对所述回弹前参数数据进行重构,获得回弹前型材的形状曲线;所述形状曲线为回弹前型材的几何中性层的轨迹;
将所述形状曲线的各个弧段沿直线A0O向远离O点的方向偏移h/2+r的距离,得到偏移后的形状曲线;其中,h表示型材的厚度,r表示弯曲辊的半径;
对所述偏移后的形状曲线进行函数拟合,获得偏移后的形状曲线的拟合函数;
确定所述拟合函数和所述直线运动方程的交点,作为所述弯曲辊的目标位置;
计算弯曲辊的目标位置和弯曲辊的初始位置的距离,作为弯曲辊位移量输出值;
其中,Δx为弯曲辊的位移量,R0为弯曲半径;r为弯曲辊半径,a0表示弯曲辊的初始位置的圆心与加载辊的圆心的距离;θ表示弯曲辊的运动直线与坐标系的y轴的夹角。
可选的,所述传感器为工业相机、激光位移传感器、三点测量接触式传感器或三点测量非接触式传感器。
一种滚弯工艺控制***,所述控制***包括:
目标参数数据获取模块,用于获取型材的目标参数数据;所述目标参数数据为成形后型材的边线点坐标参数、样条曲线参数或函数曲线参数;
回弹前参数数据计算模块,用于根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据;所述回弹前参数数据包括回弹前各弧段半径;
驱动辊转角与弯曲辊位移确定模块,用于利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值;
滚弯成形模块,用于根据驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值控制所述滚弯加工设备对型材进行滚弯成形;
反馈数据采集模块,用于在滚弯成形过程中,采用传感器实时检测滚弯成形后型材的实际弯曲半径,获得弯曲半径的反馈值;
移量反馈值确定模块,用于根据所述弯曲半径的反馈值,利用弯曲半径与弯曲辊的位移量的关系式,确定弯曲辊位移量反馈值;
反馈调整模块,用于将所述弯曲辊位移量反馈值与所述弯曲辊位移量输出值进行比较,计算弯曲辊的位移误差,并根据所述位移误差调整所述弯曲辊位移量输出值。
可选的,所述回弹前参数数据计算模块,具体包括:
第一弧段半径计算子模块,用于根据所述目标参数数据利用三点成圆的方式计算成形后型材的各个弧段的半径;
其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
可选的,所述回弹前参数数据计算模块,具体包括:
第二弧段半径计算子模块,用于根据所述目标参数数据利用曲率公式计算成形后型材的各个弧段的半径;
其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
可选的,所述驱动辊转角与弯曲辊位移确定模块,具体包括:
坐标系建立子模块,用于以滚弯加工设备的驱动辊的圆心为坐标原点,以驱动辊的圆心和加载辊的圆心所在的直线为y轴,建立坐标系;
直线运动方程建立子模块,用于在所述坐标系中,建立弯曲辊的直线运动方程:其中,(x0,y0)为弯曲辊的初始位置的坐标, 为弯曲辊的直线运动轨迹上的坐标;A0为弯曲辊的初始位置的圆心,O为过弯曲辊的初始位置的圆心A0作直线与驱动辊和加载辊圆心的连线O1O2成30°角的交点;R1为驱动辊的半径,R2为加载辊的半径,d为O与驱动辊的圆心O1之间的距离;
形状曲线获取子模块,用于在所述坐标系中,对所述回弹前参数数据进行重构,获得回弹前型材的形状曲线;所述形状曲线为回弹前型材的几何中性层的轨迹;
形状曲线偏移子模块,用于将所述形状曲线的各个弧段沿直线A0O向远离O点的方向偏移h/2+r的距离,得到偏移后的形状曲线;其中,h表示型材的厚度,r表示弯曲辊的半径;
函数拟合子模块,用于对所述偏移后的形状曲线进行函数拟合,获得偏移后的形状曲线的拟合函数;
目标位置确定子模块,用于确定所述拟合函数和所述直线运动方程的交点,作为所述弯曲辊的目标位置;
弯曲辊位移计算子模块,用于计算弯曲辊的目标位置和弯曲辊的初始位置的距离,作为弯曲辊位移量输出值;
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提出了一种滚弯工艺控制方法及***,所述控制方法:获取型材的目标参数数据;根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据,所述回弹前参数数据包括回弹前各弧段半径;利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值;在滚弯成形过程中在滚弯成形过程中,采用传感器实时检测滚弯成形后型材的实际弯曲半径,获得弯曲半径的反馈值;根据所述弯曲半径的反馈值,利用弯曲半径与弯曲辊的位移量的关系式,确定弯曲辊位移量反馈值;将所述弯曲辊位移量反馈值与所述弯曲辊位移量输出值进行比较,计算弯曲辊的位移误差,并根据所述位移误差调整所述弯曲辊位移量输出值。本发明在滚弯加工前对滚弯件进行回弹补偿,滚弯过程中通过实时检测误差数据对型材弯曲半径进行矫正,可以减少回弹误差,提高型材滚弯成形精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明提供的一种滚弯工艺控制方法的流程图;
图2为本发明提供的一种滚弯工艺控制方法的原理图;
图3为本发明提供的重构得到的回弹前型材边线图;
图4为本发明提供的滚弯加工设备的结构组成图;
图5为本发明提供的滚弯加工模型示意图;
图6为本发明提供的滚弯加工模型的几何关系图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种滚弯工艺控制方法及***,以提高变曲率滚弯成形质量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
为了实现上述目的本发明提供一种输电线路区域内施工机械的检测方法,如图1和2所示,所述检测方法包括如下步骤:
一种滚弯工艺控制方法,所述控制方法包括如下步骤:
步骤101,获取型材的目标参数数据;所述目标参数数据为成形后型材的边线点坐标参数、样条曲线参数或函数曲线参数;本发明的成形后型材在滚弯成形前是没有的,此时其为一个模数参数,将数模参数以曲线、公式或者数据表的形式输入上位机进行计算。数模参数可以为型材(内、外、中性层)边线的点坐标参数、样条曲线参数,也可以是函数曲线。
步骤102,根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据,所述回弹前参数数据包括回弹前各弧段半径。
上位机通过弯曲回弹公式计算数模回弹前各段半径Rn i。具体的,通过数模参数求数模各段半径Ri(若数模参数为点坐标则利用三点成圆求各段半径Ri;若为样条曲线或函数曲线,则利用曲率公式求各段半径Ri。),再把数模半径Ri带入弯曲回弹公式中计算出数模回弹前各段半径Rn i。具体步骤为:
当目标参数数据为成形后型材的边线点坐标参数时:根据所述目标参数数据利用三点成圆的方式计算成形后型材的各个弧段的半径;根据成形后型材的各个弧段的半径,利用弯曲回弹公式:计算回弹前参数数据;其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
当目标参数数据为成形后型材的样条曲线参数或函数曲线参数时:根据所述目标参数数据利用曲率公式计算成形后型材的各个弧段的半径;根据成形后型材的各个弧段的半径,利用弯曲回弹公式:计算回弹前参数数据;其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
步骤103,利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值。
上位机根据回弹前参数数据、弯曲半径与弯曲辊位移量关系、以及不同半径弧长,计算驱动辊转角与弯曲辊位移关系,然后自动生成驱动辊转角与弯曲辊位移关系曲线数据。即上位机根据回弹前各弧段半径Rn i和弧长li重构得回弹前型材边线,如图3所示,弧段l1以A'点为起点,弧段l2与弧段l1连接,弧段l2右端与弧段l1左端为相切关系。各弧段依次相连,得到回弹前型材形线A'B'。
滚弯加工设备的结构组成如图4所示。取任一滚弯位置建立滚弯加工模型如图5所示,型材厚度为h,H为型材几何中性层的轨迹,位于h/2的位置。上辊O1为驱动辊,位置固定,下辊O2为加载辊,加载辊上移夹持型材后,驱动辊转动带动型材向左移动,驱动辊转动角度为θ,左辊为弯曲辊,弯曲辊移动使型材弯曲成形,其移动位移量为Δx。取上辊的中心位置O1为坐标原点,以O2O1为y轴建立直角坐标系。
其中,(x0,y0)由以下求得
x0=-(d+R1+h+R2)·tan30°
y0=-(R1+h+R2)
滚弯时,弯曲辊始终与型材的外边线接触,对于任意时刻的滚弯,弯曲辊中心位置A1位于距型材中性层H向外偏移h/2+r的轨迹f(x)上。对于f(x),可由形线H各弧段向外偏移h/2+r得到偏移后的各点位置,使用曲线拟合得到其函数f(x)。利用f(x)和函数求交点,即求解得滚弯时成形辊A1的位置坐标(x1,y1)。计算A1与初始位置A0的距离,即得到滚弯此位置的弯曲辊位移量
根据滚弯位置,累加各段弧长得到滚弯CD的弧长为根据θ=lCD/R1,得到此时驱动辊转角。由此得到此滚弯位置下驱动辊转角与弯曲辊位移关系(θ,Δx)。依次计算型材每个位置驱动辊转角θ与弯曲辊位移Δx,得到驱动辊转角与弯曲辊位移关系曲线数据(θi,Δxi)。
步骤104,根据驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值控制所述滚弯加工设备对型材进行滚弯成形。
上位机向控制器下载曲线数据,并给控制器发控制指令。即上位机把驱动辊转角与弯曲辊位移关系曲线下载到控制器,控制器控制弯曲辊位移和驱动辊以一定速度转动相应角度。
型材起始位置识别和滚弯准备:控制器接受上位机数据指令,驱动辊旋转对型材初始位置进行对齐,并带动型材起始工作位置进行准备。
弯曲辊、驱动辊位置控制与型材弯曲;控制器内置电子凸轮协调弯曲辊与驱动辊运动参数,弯曲缸控制弯曲辊位移和驱动电机控制驱动辊转角,型材在弯曲辊、驱动辊和加载辊及导向预弯辊作用下发生弯曲。
步骤105,在滚弯成形过程中,采用传感器实时检测滚弯成形后型材的实际弯曲半径,获得弯曲半径的反馈值。
得到的弯曲半径的反馈值上传至上位机。本发明采用的传感器不限于工业相机、激光位移传感器、三点测量接触式传感器和非接触式传感器,对滚弯半径进行实时检测,并将检测数据(型材内、外、中性层边线上的点坐标)实时反馈给上位机。
步骤106,根据所述弯曲半径的反馈值,利用弯曲半径与弯曲辊的位移量的关系式,确定弯曲辊位移量反馈值。
即:上位机利用传感器采集数据计算实际弯曲半径Ro并与数模半径R(利用回弹前参数数据中的半径)进行对比计算弯曲辊位移误差Δxz,并发送给控制器,控制器动态调整弯曲缸与驱动辊速度、位置参数,对型材弯曲半径进行补偿,实现滚弯的半闭环控制。
具体步骤为:上位机对传感器反馈的点坐标利用三点成圆法得到实际弯曲半径Ro,根据图6中的几何关系,得到弯曲半径Ro与位移量Δx的关系式,其中,θ可以为但不限于30°。
把检测半径Ro代入得位移量Δx1,此段数模半径R代入得位移量Δx2,从而得到此段位移误差Δxz=Δx1-Δx2,并把弯曲辊位移误差Δxz,发送给控制器,控制器动态调整弯曲辊的位移和移速,对型材进行误差补偿,实现滚弯的半闭环控制。
步骤107,将所述弯曲辊位移量反馈值与所述弯曲辊位移进行比较,计算弯曲辊的位移误差,并根据所述位移误差调整所述弯曲辊位移。
本发明还提供一种滚弯工艺控制***,所述控制***包括:
目标参数数据获取模块,用于获取型材的目标参数数据;所述目标参数数据为成形后型材的边线点坐标参数、样条曲线参数或函数曲线参数;
回弹前参数数据计算模块,用于根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据,所述回弹前参数数据包括回弹前各弧段半径;
当目标参数数据为成形后型材的边线点坐标参数时:所述回弹前参数数据计算模块,具体包括:第一弧段半径计算子模块,用于根据所述目标参数数据利用三点成圆的方式计算成形后型材的各个弧段的半径;第一回弹前参数数据计算子模块,用于根据成形后型材的各个弧段的半径,利用弯曲回弹公式:计算回弹前参数数据;其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
当目标参数数据为成形后型材的样条曲线参数或函数曲线参数时:所述回弹前参数数据计算模块,具体包括:第二弧段半径计算子模块,用于根据所述目标参数数据利用曲率公式计算成形后型材的各个弧段的半径;第二回弹前参数数据计算子模块,用于根据成形后型材的各个弧段的半径,利用弯曲回弹公式:计算回弹前参数数据;其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
驱动辊转角与弯曲辊位移确定模块,用于利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值;
所述驱动辊转角与弯曲辊位移确定模块,具体包括:坐标系建立子模块,用于以滚弯加工设备的驱动辊的圆心为坐标原点,以驱动辊的圆心和加载辊的圆心所在的直线为y轴,建立坐标系;直线运动方程建立子模块,用于在所述坐标系中,建立弯曲辊的直线运动方程:其中,(x0,y0)为弯曲辊的初始位置的坐标, 为弯曲辊的直线运动轨迹上的坐标;A0为弯曲辊的初始位置的圆心,O为过弯曲辊的初始位置的圆心A0作直线与驱动辊和加载辊圆心的连线O1O2成30°角的交点;R1为驱动辊的半径,R2为加载辊的半径,d为O与驱动辊的圆心O1之间的距离;形状曲线获取子模块,用于在所述坐标系中,对所述回弹前参数数据进行重构,获得回弹前型材的形状曲线;所述形状曲线为回弹前型材的几何中性层的轨迹;形状曲线偏移子模块,用于将所述形状曲线的各个弧段沿直线A0O向远离O点的方向偏移h/2+r的距离,得到偏移后的形状曲线;其中,h表示型材的厚度,r表示弯曲辊的半径;函数拟合子模块,用于对所述偏移后的形状曲线进行函数拟合,获得偏移后的形状曲线的拟合函数;目标位置确定子模块,用于确定所述拟合函数和所述直线运动方程的交点,作为所述弯曲辊的目标位置;弯曲辊位移计算子模块,用于计算弯曲辊的目标位置和弯曲辊的初始位置的距离,作为弯曲辊位移量输出值;驱动辊转角计算子模块,用于利用公式θ=l/R1,计算驱动辊转角θ;其中,l为滚弯弧长,li表示回弹前型材的第i个弧段的弧长,k表示型材的弧段的数量。
滚弯成形模块,用于根据驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值控制所述滚弯加工设备对型材进行滚弯成形。
反馈数据采集模块,用于在滚弯成形过程中,采用传感器实时检测滚弯成形后型材的实际弯曲半径,获得弯曲半径的反馈值。
移量反馈值确定模块,用于根据所述弯曲半径的反馈值,利用弯曲半径与弯曲辊的位移量的关系式,确定弯曲辊位移量反馈值。
反馈调整模块,用于将所述弯曲辊位移量反馈值与所述弯曲辊位移量输出值进行比较,计算弯曲辊的位移误差,并根据所述位移误差调整所述弯曲辊位移量输出值。
根据本发明提供的具体实施例,本发明公开了以下技术效果:
本发明提出了一种滚弯工艺控制方法及***,本发明滚弯加工前对滚弯件进行回弹补偿,滚弯过程中通过实时检测误差数据对型材弯曲半径进行矫正,可以减少回弹误差,提高型材滚弯成形精度。
本说明书中等效实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,等效实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的***而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
Claims (10)
1.一种滚弯工艺控制方法,其特征在于,所述控制方法包括如下步骤:
获取型材的目标参数数据;所述目标参数数据为成形后型材的边线点坐标参数、样条曲线参数或函数曲线参数;
根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据;所述回弹前参数数据包括回弹前各弧段半径;
利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值;
根据驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值控制所述滚弯加工设备对型材进行滚弯成形;
在滚弯成形过程中,采用传感器实时检测滚弯成形后型材的实际弯曲半径,获得弯曲半径的反馈值;
根据所述弯曲半径的反馈值,利用弯曲半径与弯曲辊的位移量的关系式,确定弯曲辊位移量反馈值;
将所述弯曲辊位移量反馈值与所述弯曲辊位移量输出值进行比较,计算弯曲辊的位移误差,并根据所述位移误差调整所述弯曲辊位移量输出值。
2.根据权利要求1所述的滚弯工艺控制方法,其特征在于,所述根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据,具体包括:
根据所述目标参数数据利用三点成圆的方式计算成形后型材的各个弧段的半径;
其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
3.根据权利要求1所述的滚弯工艺控制方法,其特征在于,所述根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据,具体包括:
根据所述目标参数数据利用曲率公式计算成形后型材的各个弧段的半径;
其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
4.根据权利要求1所述的滚弯工艺控制方法,其特征在于,所述利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值,具体包括:
以滚弯加工设备的驱动辊的圆心为坐标原点,以驱动辊的圆心和加载辊的圆心所在的直线为y轴,建立坐标系;
在所述坐标系中,建立弯曲辊的直线运动方程:其中,(x0,y0)为弯曲辊的初始位置的坐标, 为弯曲辊的直线运动轨迹上的坐标;A0为弯曲辊的初始位置的圆心,O为过弯曲辊的初始位置的圆心A0作直线与驱动辊和加载辊圆心的连线O1O2成30°角的交点;R1为驱动辊的半径,R2为加载辊的半径,d为O与驱动辊的圆心O1之间的距离;
在所述坐标系中,对所述回弹前参数数据进行重构,获得回弹前型材的形状曲线;所述形状曲线为回弹前型材的几何中性层的轨迹;
将所述形状曲线的各个弧段沿直线A0O向远离O点的方向偏移h/2+r的距离,得到偏移后的形状曲线;其中,h表示型材的厚度,r表示弯曲辊的半径;
对所述偏移后的形状曲线进行函数拟合,获得偏移后的形状曲线的拟合函数;
确定所述拟合函数和所述直线运动方程的交点,作为所述弯曲辊的目标位置;
计算弯曲辊的目标位置和弯曲辊的初始位置的距离,作为弯曲辊位移量输出值;
6.根据权利要求1所述的滚弯工艺控制方法,其特征在于,所述传感器为工业相机、激光位移传感器、三点测量接触式传感器或三点测量非接触式传感器。
7.一种滚弯工艺控制***,其特征在于,所述控制***包括:
目标参数数据获取模块,用于获取型材的目标参数数据;所述目标参数数据为成形后型材的边线点坐标参数、样条曲线参数或函数曲线参数;
回弹前参数数据计算模块,用于根据所述目标参数数据利用回弹公式计算回弹前参数数据;所述回弹前参数数据包括回弹前各弧段半径;
驱动辊转角与弯曲辊位移确定模块,用于利用滚弯加工设备的结构参数,根据所述回弹前参数数据,确定滚弯加工设备的驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值;
滚弯成形模块,用于根据驱动辊转角输出值与弯曲辊位移量输出值控制所述滚弯加工设备对型材进行滚弯成形;
反馈数据采集模块,用于在滚弯成形过程中,采用传感器实时检测滚弯成形后型材的实际弯曲半径,获得弯曲半径的反馈值;
位移量反馈值确定模块,用于根据所述弯曲半径的反馈值,利用弯曲半径与弯曲辊的位移量的关系式,确定弯曲辊位移量反馈值;
反馈调整模块,用于将所述弯曲辊位移量反馈值与所述弯曲辊位移量输出值进行比较,计算弯曲辊的位移误差,并根据所述位移误差调整所述弯曲辊位移量输出值。
8.根据权利要求7所述的滚弯工艺控制***,其特征在于,所述回弹前参数数据计算模块,具体包括:
第一弧段半径计算子模块,用于根据所述目标参数数据利用三点成圆的方式计算成形后型材的各个弧段的半径;
其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
9.根据权利要求7所述的滚弯工艺控制***,其特征在于,所述回弹前参数数据计算模块,具体包括:
第二弧段半径计算子模块,用于根据所述目标参数数据利用曲率公式计算成形后型材的各个弧段的半径;
其中,Rn i表示回弹前型材的第i个弧段的半径,Ri表示成形后型材的第i个弧段的半径,σs表示型材的屈服应力,εs表示型材的屈服应变,ρ表示型材的几何中性层半径,E表示型材的弹性模量,D表示型材的应变刚模量,h表示型材的厚度,A1表示型材的压缩塑性区面积,A2表示型材的中间弹性区面积,A3表示型材的拉伸塑性区面积,S1表示A1对x轴的静矩,S2表示A2对x轴的静矩,S3表示A3对x轴的静矩。
10.根据权利要求7所述的滚弯工艺控制***,其特征在于,所述驱动辊转角与弯曲辊位移确定模块,具体包括:
坐标系建立子模块,用于以滚弯加工设备的驱动辊的圆心为坐标原点,以驱动辊的圆心和加载辊的圆心所在的直线为y轴,建立坐标系;
直线运动方程建立子模块,用于在所述坐标系中,建立弯曲辊的直线运动方程:其中,(x0,y0)为弯曲辊的初始位置的坐标, 为弯曲辊的直线运动轨迹上的坐标;A0为弯曲辊的初始位置的圆心,O为过弯曲辊的初始位置的圆心A0作直线与驱动辊和加载辊圆心的连线O1O2成30°角的交点;R1为驱动辊的半径,R2为加载辊的半径,d为O与驱动辊的圆心O1之间的距离;
形状曲线获取子模块,用于在所述坐标系中,对所述回弹前参数数据进行重构,获得回弹前型材的形状曲线;所述形状曲线为回弹前型材的几何中性层的轨迹;
形状曲线偏移子模块,用于将所述形状曲线的各个弧段沿直线A0O向远离O点的方向偏移h/2+r的距离,得到偏移后的形状曲线;其中,h表示型材的厚度,r表示弯曲辊的半径;
函数拟合子模块,用于对所述偏移后的形状曲线进行函数拟合,获得偏移后的形状曲线的拟合函数;
目标位置确定子模块,用于确定所述拟合函数和所述直线运动方程的交点,作为所述弯曲辊的目标位置;
弯曲辊位移计算子模块,用于计算弯曲辊的目标位置和弯曲辊的初始位置的距离,作为弯曲辊位移量输出值;
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010279294.1A CN111468572B (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种滚弯工艺控制方法及*** |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010279294.1A CN111468572B (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种滚弯工艺控制方法及*** |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111468572A CN111468572A (zh) | 2020-07-31 |
CN111468572B true CN111468572B (zh) | 2021-04-06 |
Family
ID=71752146
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010279294.1A Active CN111468572B (zh) | 2020-04-10 | 2020-04-10 | 一种滚弯工艺控制方法及*** |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111468572B (zh) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114357804B (zh) * | 2022-01-28 | 2022-09-06 | 中机生产力促进中心有限公司 | 线材弯曲成形回弹补偿方法 |
CN114733940B (zh) * | 2022-05-12 | 2022-11-29 | 燕山大学 | 用于大型圆柱齿轮的柔性滚弯成形工艺方法及其装置 |
CN115318894B (zh) * | 2022-10-13 | 2023-03-24 | 江苏新恒基特种装备股份有限公司 | 大r弯管成型监测***及方法 |
CN115795746B (zh) * | 2023-02-09 | 2023-05-12 | 广州高谱机械科技有限公司 | 一种弯曲模具的设计方法、弯曲装置及计算机存储介质 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62168616A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-24 | Hitachi Ltd | 数値制御ロ−ルベンデイング装置 |
CN202045222U (zh) * | 2011-02-23 | 2011-11-23 | 雅泰实业集团有限公司 | 一种用于金属板材双曲加工工艺的双曲滚弯机 |
CN202316694U (zh) * | 2011-11-30 | 2012-07-11 | 中联重科股份有限公司 | 辊弯成型模及利用该辊弯成型模成型的折弯件 |
CN105279303A (zh) * | 2014-06-16 | 2016-01-27 | 福特全球技术公司 | 用于回弹补偿的有限元模拟中的应力释放 |
CN106077170A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-11-09 | 燕山大学 | 一种弯曲曲率回弹补偿控制方法 |
-
2020
- 2020-04-10 CN CN202010279294.1A patent/CN111468572B/zh active Active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62168616A (ja) * | 1986-01-22 | 1987-07-24 | Hitachi Ltd | 数値制御ロ−ルベンデイング装置 |
CN202045222U (zh) * | 2011-02-23 | 2011-11-23 | 雅泰实业集团有限公司 | 一种用于金属板材双曲加工工艺的双曲滚弯机 |
CN202316694U (zh) * | 2011-11-30 | 2012-07-11 | 中联重科股份有限公司 | 辊弯成型模及利用该辊弯成型模成型的折弯件 |
CN105279303A (zh) * | 2014-06-16 | 2016-01-27 | 福特全球技术公司 | 用于回弹补偿的有限元模拟中的应力释放 |
CN106077170A (zh) * | 2016-07-14 | 2016-11-09 | 燕山大学 | 一种弯曲曲率回弹补偿控制方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN111468572A (zh) | 2020-07-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111468572B (zh) | 一种滚弯工艺控制方法及*** | |
US8726708B2 (en) | Roller hemming device using robot manipulator with force sensor | |
CN110948504B (zh) | 机器人加工作业法向恒力跟踪方法和装置 | |
CN1192949A (zh) | 轧机控制方法及控制装置 | |
CN101707940A (zh) | 用于型材弯曲的方法和设备 | |
CN108062071B (zh) | 参数曲线轨迹伺服轮廓误差的实时测定方法 | |
CN114769988A (zh) | 一种焊接控制方法、***、焊接设备及存储介质 | |
CN115847408A (zh) | 一种运维机器人的智能识别和调整位姿方法 | |
CN108838246B (zh) | 一种精确获得机器人折弯角度的方法 | |
JP6243739B2 (ja) | ゲージング方法及びゲージング装置 | |
CN105415363A (zh) | 位移装置、机器人及机器人奇异点处理方法 | |
WO2015122863A2 (en) | A system and method for measuring piece bending radius instantly | |
CN117631609A (zh) | 一种纵向变截面型材柔性辊压成形的偏转角精度补偿方法 | |
CN105032998A (zh) | 基于末端尺寸控制的管材弯曲成形控制***及方法 | |
JP2713773B2 (ja) | 折曲げ加工機の制御方法 | |
JP6477618B2 (ja) | 形鋼の圧延方法及び圧延機 | |
CN204892637U (zh) | 基于末端尺寸控制的管材弯曲成形控制*** | |
CN118295327A (zh) | 一种倾斜轧辊运动中心的自适应弧长运动优化方法 | |
CN112118918A (zh) | 折弯跟随轨迹规划方法、折弯***、机器人和存储装置 | |
CN111530937B (zh) | 一种轧件预弯控制方法 | |
RU2229355C1 (ru) | Способ изготовления деталей знакопеременной кривизны | |
CN115532890B (zh) | 一种可多段折弯的钣金加工用折弯方法 | |
SU1648594A1 (ru) | Способ автоматического управлени процессом гибки | |
CN113714360B (zh) | 双滚轮式柔性翻边成形装置及工艺 | |
JP2723349B2 (ja) | 長尺物自動矯正装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |