專利名稱：用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于彎管加工設(shè)備，尤其涉及一種用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償
直O(jiān)
背景技術(shù)：
在管類零件彎曲成型的過程中，金屬材料受力產(chǎn)生變形，而被彎曲成一角度。當(dāng)外 力撤消后，被彎的管子部分恢復(fù)原來的狀況，實(shí)測管子的彎曲角度比所需彎曲的角度小一 些，直線段長度會比所需的長度大一些，這就是通常所說的管子的回彈。影響回彈的因素很多，如管子的材料、直徑、壁厚、彎曲半徑、彎角大小及彎管機(jī)所 用的工藝參數(shù)等，都會影響管子的回彈。其中彎管機(jī)的工藝參數(shù)(彎曲速度、夾緊力等)，在 彎管機(jī)調(diào)整好以后，便已確定。目前對于回彈補(bǔ)償?shù)幕咀龇ㄊ钱?dāng)加工一批管子時(shí)，取一適當(dāng)長度的試驗(yàn)管，按 彎曲角度20°、120°彎曲管子。分別測得20°、120°的回彈量，作為補(bǔ)償參數(shù)。在補(bǔ)償參 數(shù)的基礎(chǔ)上，通過線性插補(bǔ)的方法求的其它角度的回彈量。在實(shí)際彎制過程中，加大彎曲角 度，其增加量即為求得的回彈量，當(dāng)管子回彈后，其角度值近似等于設(shè)計(jì)值。該補(bǔ)償方法的主要缺陷在于忽略了管子直徑、壁厚、彎曲半徑、彎角大小等重要 影響因素，籠統(tǒng)的以式樣材料測量的回彈量作為補(bǔ)償依據(jù)，沒有考慮金屬材料的性能差異。 同種型號的金屬材料，不同批次出來的，同一批次的金屬材料，不同爐次出來的，同一爐次 出來的，不同位置的金屬材料均有很大的性能差異。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的彎管補(bǔ)償方式的可靠性差、彎曲精度較低的不足，本實(shí)用新型提 供一種可靠性良好、有效提高彎曲精度的用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置。本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置，包括用于管子彎管加工的數(shù)控彎管 機(jī)、用于進(jìn)行圖像采集用的圖像采集裝置、以及用于實(shí)現(xiàn)在線檢測和補(bǔ)償?shù)臄?shù)控系統(tǒng)，數(shù)控 彎管機(jī)的彎管工位位于所述圖像采集裝置的視覺范圍內(nèi)，所述的數(shù)控系統(tǒng)包括用于控制 數(shù)控彎管機(jī)工作的動作執(zhí)行模塊，用于采集圖像采集裝置拍攝的彎曲后管子的回彈狀況的 圖像采集模塊，用于根據(jù)采集的圖像計(jì)算回彈后的當(dāng)前值的在線監(jiān)測模塊，用于根據(jù)當(dāng)前 值和設(shè)計(jì)值之間的回彈誤差動態(tài)反饋控制下一彎管的補(bǔ)償參數(shù)的實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊；所述圖像 采集模塊連接所述在線監(jiān)測模塊，所述在線監(jiān)測模塊連接所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊，所述實(shí)時(shí)補(bǔ) 償模塊連接所述動作執(zhí)行模塊。作為優(yōu)選的一種方案所述在線檢測與補(bǔ)償裝置還包括廢品報(bào)警器，所述數(shù)控系 統(tǒng)還包括用于當(dāng)回彈誤差超出預(yù)設(shè)值時(shí)判定為廢品并發(fā)出報(bào)警指令的報(bào)警模塊，所述報(bào) 警模塊連接所述廢品報(bào)警器。本實(shí)用新型的技術(shù)構(gòu)思為數(shù)控彎管機(jī)根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)的指令，順序執(zhí)行彎管動作，在執(zhí)行管型彎曲時(shí)，彎曲的角度值9 ‘為設(shè)計(jì)值e結(jié)合補(bǔ)償參數(shù)K及理論回彈值之和， 即e ‘ = (1+K) 0 + 0”其中補(bǔ)償參數(shù)K的初始值為0。當(dāng)彎制動作結(jié)束，夾模松開時(shí)，啟動 圖像采集裝置，拍得管子的回彈圖像，將該圖反饋給數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行圖像處理，提取回彈后的 真實(shí)角度值，并進(jìn)行誤差分析。若真實(shí)值與設(shè)計(jì)值偏差超出誤差范圍，則視為廢品，報(bào)警處 理；反之，根據(jù)回彈后的真實(shí)值與設(shè)計(jì)值的差值，動態(tài)調(diào)整補(bǔ)償參數(shù)K，以此遞推，反復(fù)提高 下一彎的彎曲精度。本發(fā)明通過圖像采集裝置在線檢測彎管加工過程中的回彈狀況，將檢測結(jié)果反饋 系統(tǒng)，經(jīng)系統(tǒng)處理，得到回彈后的值，并進(jìn)行誤差分析，根據(jù)分析結(jié)果，動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的補(bǔ)償 參數(shù)，若誤差過大，則視為廢品報(bào)警。該系統(tǒng)能有效的解決目前補(bǔ)償方法的缺陷，實(shí)現(xiàn)廢品 報(bào)警，提高彎曲精度。本實(shí)用新型的有益效果主要表現(xiàn)在1、可靠性良好、有效提高彎曲精度、使整體彎 管精度上升一個數(shù)量級；2、能及時(shí)發(fā)現(xiàn)廢品并報(bào)警，在多彎長管及大批量生產(chǎn)時(shí)意義重大。

圖1是用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置的結(jié)構(gòu)圖；圖2是用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置的軟件控制系統(tǒng)的流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。參照圖1、圖2，一種用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置，包括用于管子彎管 加工的數(shù)控彎管機(jī)、用于進(jìn)行圖像采集用的圖像采集裝置、以及用于實(shí)現(xiàn)在線檢測和補(bǔ)償 的數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控彎管機(jī)的彎管工位位于所述圖像采集裝置的視覺范圍內(nèi)，所述的數(shù)控系 統(tǒng)1包括用于控制數(shù)控彎管機(jī)工作的動作執(zhí)行模塊，用于采集圖像采集裝置拍攝的彎曲 后管子的回彈狀況的圖像采集模塊，用于根據(jù)采集的圖像計(jì)算回彈后的當(dāng)前值的在線監(jiān)測 模塊，用于根據(jù)當(dāng)前值和設(shè)計(jì)值之間的回彈誤差動態(tài)反饋控制下一彎管的補(bǔ)償參數(shù)的實(shí)時(shí) 補(bǔ)償模塊；所述圖像采集模塊連接所述在線監(jiān)測模塊，所述在線監(jiān)測模塊連接所述實(shí)時(shí)補(bǔ) 償模塊，所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊連接所述動作執(zhí)行模塊。所述在線檢測與補(bǔ)償裝置還包括廢品報(bào)警器，所述數(shù)控系統(tǒng)還包括用于當(dāng)回彈 誤差超出預(yù)設(shè)值時(shí)判定為廢品并發(fā)出報(bào)警指令的報(bào)警模塊，所述報(bào)警模塊連接所述廢品報(bào)
m命o所述動作執(zhí)行模塊中，在執(zhí)行彎曲時(shí)，其加工彎曲角為e ‘ = (l+K) e + ei，其中
e為管型設(shè)計(jì)值，e工為理論回彈值，K為補(bǔ)償參數(shù)；e:的計(jì)算公式如下
(a)ey = \EJa ,.
(b)
.AEIa EI其中，M_為管材彎曲過程中的最大彎曲轉(zhuǎn)矩、E為楊氏模量、I為管材的截面慣性 矩、P為管材回彈前的曲率半徑、a為管子處于彈性彎曲狀態(tài)時(shí)最大的彎曲角的一半；當(dāng)以彈性變形為主的小角度回彈值時(shí)以(a)式進(jìn)行計(jì)算，當(dāng)以塑性變形為主的大 角度回彈值時(shí)以(b)式進(jìn)行計(jì)算。[0022]所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊中，根據(jù)當(dāng)前值θ “和管型設(shè)計(jì)值θ之間的回彈誤差Δ θ動
態(tài)調(diào)整補(bǔ)償參數(shù)K，其中&+1 =(+# = 4+1-1，其中，Ki表示當(dāng)前彎曲過程的補(bǔ)償參
θ θ
數(shù)，Ki+1表示下一個彎曲過程的補(bǔ)償參數(shù)。本實(shí)施例的用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置，包括用于整體控制的數(shù)控 系統(tǒng)1、用于管子加工的數(shù)控彎管機(jī)2、用于進(jìn)行圖像采集用的圖像采集裝置3，所述的數(shù)控 系統(tǒng)1包括工控機(jī)，軟件控制系統(tǒng)，所述的數(shù)控彎管機(jī)2與數(shù)控系統(tǒng)相連，受數(shù)控系統(tǒng)控 制；所述的圖像采集裝置3與數(shù)控系統(tǒng)相連，用于拍攝彎曲后管子的回彈狀況，并將拍得的 圖像傳輸給數(shù)控系統(tǒng)，所述的工控機(jī)包括顯示器、鍵盤鼠標(biāo)等輸入輸出設(shè)備，所述的軟件控 制系統(tǒng)進(jìn)一步包括用于控制數(shù)控彎管機(jī)工作的動作執(zhí)行模塊，用于處理管子回彈圖像的 圖像處理模塊，用于從圖像中提取出回彈后具體參數(shù)值的參數(shù)提取模塊，用于將回彈后的 真實(shí)值與設(shè)計(jì)值進(jìn)行比對的誤差分析模塊，用于處理回彈誤差過大導(dǎo)致廢品的報(bào)警模塊， 用于根據(jù)回彈值動態(tài)調(diào)整補(bǔ)償參數(shù)的補(bǔ)償參數(shù)調(diào)整模塊。參考圖2，數(shù)控彎管機(jī)受數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動，執(zhí)行彎管加工動作，在進(jìn)行彎曲成形動作 時(shí)，彎曲的角度為設(shè)計(jì)值與補(bǔ)償計(jì)算之和，當(dāng)彎曲結(jié)束，夾具松開后，啟動圖像采集裝置，對 回彈后的管件進(jìn)行抓拍，并將抓拍所得的圖像反饋給系統(tǒng)，系統(tǒng)對圖像進(jìn)行處理識別，計(jì)算 得管件回彈后的真實(shí)角度值，并與設(shè)計(jì)值比較分析，若誤差超出設(shè)定范圍，則作廢品報(bào)警處 理，反之，則根據(jù)誤差分析結(jié)果，動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)的補(bǔ)償參數(shù)，提高下一彎及下一工件的加工 精度。以三彎管型為例，三彎角度從前到后均為60度，加工第一彎時(shí)，補(bǔ)償參數(shù)K = 0， 理論回彈Q1 = 2. 3，加工彎曲角Θ' = 62. 3，彎制結(jié)束實(shí)測結(jié)果Θ" =60. 8，誤差+0.8 度，并求得K = -0. 013 ；加工第二彎時(shí)，補(bǔ)償參數(shù)K = -0. 013，理論回彈θ i = 2. 3，加工彎 曲角θ ‘ =61. 5，彎制結(jié)束實(shí)測結(jié)果θ “ = 59. 8，誤差-0. 2度，并求得K = -0. 013+0. 003 =-0.01 ；加工第三彎時(shí)，補(bǔ)償參數(shù)K =-0.01，理論回彈= 2.3，加工彎曲角θ ‘= 61. 8，彎制結(jié)束實(shí)測結(jié)果Θ" =60. i，誤差+(X1度。
權(quán)利要求一種用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置，其特征在于所述在線檢測與補(bǔ)償裝置包括用于管子彎管加工的數(shù)控彎管機(jī)、用于進(jìn)行圖像采集用的圖像采集裝置、以及用于實(shí)現(xiàn)在線檢測和補(bǔ)償?shù)臄?shù)控系統(tǒng)，數(shù)控彎管機(jī)的彎管工位位于所述圖像采集裝置的視覺范圍內(nèi)，所述的數(shù)控系統(tǒng)1包括用于控制數(shù)控彎管機(jī)工作的動作執(zhí)行模塊，用于采集圖像采集裝置拍攝的彎曲后管子的回彈狀況的圖像采集模塊，用于根據(jù)采集的圖像計(jì)算回彈后的當(dāng)前值的在線監(jiān)測模塊，用于根據(jù)當(dāng)前值和設(shè)計(jì)值之間的回彈誤差動態(tài)反饋控制下一彎管的補(bǔ)償參數(shù)的實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊；所述圖像采集模塊連接所述在線監(jiān)測模塊，所述在線監(jiān)測模塊連接所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊，所述實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊連接所述動作執(zhí)行模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置，其特征在于所述在 線檢測與補(bǔ)償裝置還包括廢品報(bào)警器，所述數(shù)控系統(tǒng)還包括用于當(dāng)回彈誤差超出預(yù)設(shè)值 時(shí)判定為廢品并發(fā)出報(bào)警指令的報(bào)警模塊，所述報(bào)警模塊連接所述廢品報(bào)警器。
專利摘要一種用于彎管加工中的在線檢測與補(bǔ)償裝置，包括用于管子彎管加工的數(shù)控彎管機(jī)、用于進(jìn)行圖像采集用的圖像采集裝置、以及用于實(shí)現(xiàn)在線檢測和補(bǔ)償?shù)臄?shù)控系統(tǒng)，數(shù)控彎管機(jī)的彎管工位位于所述圖像采集裝置的視覺范圍內(nèi)，所述的數(shù)控系統(tǒng)1包括用于控制數(shù)控彎管機(jī)工作的動作執(zhí)行模塊，用于采集圖像采集裝置拍攝的彎曲后管子的回彈狀況的圖像采集模塊，用于根據(jù)采集的圖像計(jì)算回彈后的當(dāng)前值的在線監(jiān)測模塊，用于根據(jù)當(dāng)前值和設(shè)計(jì)值之間的回彈誤差動態(tài)反饋控制下一彎管的補(bǔ)償參數(shù)的實(shí)時(shí)補(bǔ)償模塊。本實(shí)用新型可靠性良好、有效提高彎曲精度。
文檔編號B21D7/14GK201755607SQ201020267790
公開日2011年3月9日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月23日
發(fā)明者李克彬, 林偉明, 蔡東海, 趙章風(fēng) 申請人:杭州捷塔科技有限公司