[發明專利]基于末端尺寸控制的管材彎曲成形控制系統及方法

在審

• 申請號: 201510528334.0
• 申請日: 2015-08-25
• 公開（公告）號: CN105032998A
• 公開（公告）日: 2015-11-11
• 發明（設計）人: 萬其;陳桂
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: B21D7/00
• 分類號: B21D7/00;B21D7/12;B21C51/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林

1.基于末端尺寸控制的管材彎曲成形控制系統，其特征在于，包括底座、設于底座上的管材靠模、垂直底座設置的內模、用于管材彎曲加工的轉模、用于轉模的驅動裝置、用于檢測轉模旋轉位置的位置編碼器和用于管材回彈檢測的激光測距傳感器；所述轉模以內模的中心軸為轉軸作旋轉運動；

所述管材靠模與內模之間設有供管材穿過的預留間隙；

所述位置編碼器、激光測距傳感器、驅動裝置分別與計算機連接，計算機通過驅動裝置控制轉模旋轉，通過位置編碼器檢測轉模旋轉角度，激光測距傳感器通過不斷檢測、反饋激光測距傳感器與管材之間的實際距離，實現管材彎曲成形閉環控制。

2.根據權利要求1所述的基于末端尺寸控制的管材彎曲成形控制系統，其特征在于，所述激光測距傳感器的測量軸線與加工完成后的管材的測量面相垂直。

3.根據權利要求1所述的基于末端尺寸控制的管材彎曲成形控制系統，其特征在于，所述計算機上還連接有用于人機交互的觸摸屏。

4.根據權利要求1所述的基于末端尺寸控制的管材彎曲成形控制系統，其特征在于，所述位置編碼器、驅動裝置通過CAN總線通訊卡與計算機通訊連接。

5.基于末端尺寸控制的管材彎曲成形方法，其特征在于，包括初步成形階段和漸進加工成形階段；

所述初步成形階段是：通過驅動轉模，配合內模擠壓，使管材彎曲初步成形；

所述漸進加工成形階段是：通過激光測距傳感器反復測量管材初步成形后管材末端與激光測距傳感器間的實際距離，與計算機設定的目標距離相比較，結合管材自身調整系數，計算管材加工角度，采用漸進加工的方式實現管材彎曲成形的閉環控制。

6.根據權利要求5所述的基于末端尺寸控制的管材彎曲成形方法，其特征在于，所述初步成形階段包括如下步驟：

步驟101：調整管材靠模、轉模與內模之間的間距，將待加工管材安裝于靠模、轉模與內模之間；

步驟102：將管材理想成形角θ_max分為n等份；

步驟103：計算機以θ_i＝i×θ_max/n作為目標角度，其中：i∈(1,2,...，n)，通過驅動裝置控制轉模旋轉，并在目標位置保持0.5～2秒，使管材發生塑性變形；當i＝n時，表明轉模已轉動至θ_max角度，完成管材初步成形。

7.根據權利要求6所述的基于末端尺寸控制的管材彎曲成形方法，其特征在于，所述n滿足：

8.根據權利要求5所述的基于末端尺寸控制的管材彎曲成形方法，其特征在于，所述漸進加工成形階段包括如下步驟：

步驟201：設管材完全加工成形后，管材末端與激光測距傳感器之間的目標距離為L1，此時轉模轉動的角度為θ_max；

步驟202：反向轉動轉模，設轉動角度為θ_x，θ_x∈(5°～15°)，使管材充分釋放彈性變形；

步驟203：管材充分釋放彈性變形后，再次用激光測距傳感器檢測管材末端與激光測距傳感器之間的距離，設為L2，并求取ΔL＝L₂-L₁；

步驟204：重新驅動轉模，使轉模正向旋轉θ_y，θ_y按下式求?。?/p>

θ_y＝K×ΔL+θ_y-1

其中：y∈(1,2...)；θ₀＝θ_max；K為調整系數。

步驟205：重復步驟202～204，漸進逼近成形尺寸L1，直到ΔL≤δ，δ為管材加工成形允許的最大偏差，完成管材漸進加工成形。