[發明專利]一種高精度曲率測控裝置及方法

無效

• 申請號: 200610134925.0
• 申請日: 2006-12-20
• 公開（公告）號: CN101204721A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發明（設計）人: 吳景輝;朱軍;張環宇
• 申請（專利權）人: 中國科學院沈陽自動化研究所
• 主分類號: B21D7/14
• 分類號: B21D7/14;B21D7/12;B21D7/16;B21C51/00;G05B11/32;G05B11/42
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 許宗富;周秀梅

技術領域

本發明涉及曲率測量控制技術，特別是一種高精度曲率測控裝置及方法。

背景技術

肋骨冷彎機目前普遍采用的曲率測量方法是弦線測量法。弦線測量法的缺點是需要安裝四個位移傳感器并將其中之一位移傳感器裝在肋骨前端并隨肋骨同步移動，因此需要安裝龐大的支撐導軌。肋骨加工過程是分段進給的，每次進給的長度是固定的，這樣不僅加工的精度受影響，而且加工的效率也很低。因此實現肋骨冷彎機的連續進給，并提高肋骨曲率的檢測精度與肋骨加工效率是目前亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種高精度曲率測量控制裝置及方法，用于潛艇及船體肋骨的連續冷彎加工。

本發明的技術方案是這樣實現的：

測控裝置：包括3個直線位移檢測機構，垂直安裝在機臺的一邊，每個直線位移檢測機構之間平行設置；還包括執行機構，由成形輪、支撐輪、液壓系統構成，2個支撐輪固定在工作臺面上，于肋骨的外側平行設置；與液壓系統相連的成形輪安裝在肋骨的內側，與直線位移檢測機構同側，平行設置于2個支撐輪中間；

其中一個直線位移檢測機構以直線位移傳感器為核心，還包括檢測輪、導桿和裝有變送器的滑塊，其導桿前端通過檢測輪與鋼料抵接，使導桿可頂緊鋼料，后端與裝在直線位移傳感器上的滑塊相連；滑塊另一端經壓縮彈簧安裝在機臺上，和檢測輪同軸位置設置一旋轉編碼器，旋轉編碼器、滑塊上的變送器信號分別接至工控機中計數卡；所述直線位移傳感器采用具有將直線位移信號轉換為5V方波功能的直線位移傳感器。

測控方法：

首先，通過肋骨加工曲線上每一點的坐標值，計算出肋骨曲線上每一點的相鄰弦夾角，作為閉環控制系統的給定值；

其次，通過三個直線位移檢測機構檢測肋骨加工過程中不同位置的三點第1～3變形量，分別將檢測的第1～3變形量通過直線位移檢測機構轉換成TTL方波脈沖信號，送至工控機內具有加減計數功能的計數卡，再通過計算公式計算出相鄰弦的夾角作為閉環控制的反饋值；

然后，由相鄰弦夾角給定值和反饋值在工控機內作為閉環PID數字控制器的輸入量和反饋量，由輸入量和反饋量之間的差值做為誤差，經PID運算后，得到控制量，控制量經插在工控機(存有測量控制程序)擴展槽上的模擬量輸出卡轉換成電流信號，通過執行機構控制成形輪前進或后退；

其中所述相鄰弦夾角給定值的計算方法為：在給定的鋼料曲線上，由一端開始，取第1起始點和第1中間點間的距離＝第1直線位移檢測機構到第2直線位移檢測機構的距離，即第1弦長，在第1起始點和第1中間點間的線段的延長線上取第1延長點，使第1中間點和第1延長點間的距離＝第2直線位移檢測機構到第3直線位移檢測機構的距離，即第2弦長，過第1延長點作第1起始點和第1延長點間的線段的垂線，交鋼料曲線于第1結束點，則第1起始點和第1中間點間的線段與第1中間點和第1結束點間的線段組成相鄰弦，它們之間的夾角為給定的相鄰弦夾角，即第1弦長與第2弦長之間的第1相鄰弦夾角；然后，取第2起始點，使第1起始點和第2起始點間的距離＝測量點位移量，以第2起始點為起點，重復上述步驟可計算出第2相鄰弦夾角，依此類推，可計算一系列相鄰弦夾角，即(第1～n相鄰弦夾角)，直到第n+1結束點超出鋼料曲線范圍為止。

其中所述第i相鄰弦夾角給定值計算公式：αi＝arctg((Yci-Ybi)/(Xci-Xbi))-arctg((Ybi-Yai)/(Xbi-Xai))；

其中(Xai，Yai)為第i起始點坐標，(Xbi，Ybi)為第i中間點坐標，(Xci，Yci)為第i延長點坐標；i＝1，2，3...n。

所述位移量為CNT4×2π×r/m，通過與安裝在一個直線位移檢測機構的導桿頂端檢測輪同軸的旋轉編碼器檢測沿鋼料運動的曲線位移得到，其中CNT4為旋轉編碼器的計數值；m為旋轉編碼器每轉脈沖數；r為檢測輪半徑；所述第1變形量為第1直線位移檢測機構的計數值×p；所述第2變形量為第2直線位移檢測機構的計數值×p；所述第3變形量為第3直線位移檢測機構的計數值×p；其中p為直線位移檢測機構的分辯率；所述相鄰弦夾角反饋值計算公式為：αf＝arctg((x3-x2)/L2)-arctg((x2-x1)/L1)，其中L1為第1弦長；L2為第2弦長；