[發明專利]一種水火彎板機及其水槍頭跟蹤冷卻方法和系統

有效

• 申請號: 201610977074.X
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106541033B
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發明（設計）人: 程良倫;蔣俊釗;白亞男;吳建國;岑鵬濤
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: B21D37/16
• 分類號: B21D37/16;B21D11/20
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 羅滿

技術領域

本發明涉及表面加工處理技術領域，特別涉及一種基于水火彎板機的水槍頭跟蹤冷卻方法。本發明還涉及一種基于水火彎板機的水槍頭跟蹤冷卻系統以及一種水火彎板機。

背景技術

隨著船舶行業的迅猛發展，船體外板的加工質量和加工效率要求越來越高，同時為了適應我國船舶行業走向國際市場和特種船舶的需要，當前的加工工藝和手段已不能適應發展的需要，應對加工過程中的關鍵技術進行自動化改革，提高板材成型質量、加工效率、減少成本和改善作業環境，推廣應用新工藝，提高加工自動化、機械化和數字化水平。

目前，船體外板的加工自動化程度普遍較低，基本上屬于工人手工操作，加工過程中全憑工人經驗。存在標準化程度低、板材成型率低等諸多問題。水火彎板機目前是國內首個針對船體外板的全自動化裝置，依靠先進的計算機圖形技術和運動控制技術實現對整塊鋼板的加工。水火彎板加工工藝是指通過火槍頭沿預定的加熱線用氧-乙炔烘炬對板材進行局部線狀加熱，并在之后通過水槍頭將加熱部位冷卻，使板材產生局部塑性變形，從而將板材彎成所要求的曲面形狀的一種彎板方法。水火彎板機依靠熱脹冷縮原理使得鋼板發生形變，其焰道加工軌跡和冷卻液著點軌跡尤為重要。

在現有技術中，水火彎板機對于火槍頭的焰道加工軌跡的計算、推理和規劃已經比較成熟和實用，但是對于水槍頭的冷卻液著點軌跡卻往往通過人工沖洗控制或通過束狀風機進行風冷，其控制精度較粗糙，對于火槍頭的焰道加工軌跡冷卻位置不精確，冷卻效果不佳，加工出的板材表面質量偏低。

因此，如何使水火彎板機的水槍頭能夠精確地對火槍頭的焰道加工軌跡進行冷卻，提高板材表面加工質量，是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于水火彎板機的水槍頭跟蹤冷卻方法，能夠精確地對火槍頭的焰道加工軌跡進行冷卻，提高板材表面加工質量。本發明的另一目的是提供一種基于水火彎板機的水槍頭跟蹤冷卻系統，以及一種水火彎板機。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于水火彎板機的水槍頭跟蹤冷卻方法，包括：

對工件表面建立坐標系，并獲取火槍頭的預設焰道軌跡曲線；

將所述預設焰道軌跡曲線沿運動方向通過n條折線向量擬合，并測量第k條與第k+1條折線向量間的夾角為θ_k；

當所述火槍頭運動至第k+1條折線向量的起點時，將水槍頭圍繞所述火槍頭公轉θ_k角，并使所述水槍頭與火槍頭的連線與第k+1條折線向量共線；

其中，n和k均為正整數，且k_max+1＝n。

優選地，對工件表面建立坐標系，具體包括：

以工件表面某相鄰兩邊的交點為原點在水平面內建立直角坐標系。

優選地，獲取火槍頭的預設焰道軌跡曲線，具體包括：

從工控機中查詢已經規劃完成并用于當前工件的火槍頭的運動軌跡，再將所述運動軌跡投影到所述坐標系中形成所述預設焰道軌跡曲線。

優選地，在將所述預設焰道軌跡曲線沿運動方向通過n條折線向量擬合時，使第k條與第k+1條折線向量間的夾角θ_k均處于預設角度范圍內。

優選地，所述預設角度范圍為1°～5°。

本發明還提供一種基于水火彎板機的水槍頭跟蹤冷卻系統，包括：

坐標模塊，用于對工件表面建立坐標系；

路徑模塊，用于獲取火槍頭的預設焰道軌跡曲線；

擬合模塊，用于對所述預設焰道軌跡曲線沿運動方向通過n條折線向量進行擬合；

測量模塊，用于測量第k條與第k+1條折線向量間的夾角為θ_k；

驅動模塊，用于當所述火槍頭運動至第k+1條折線向量的起點時，將水槍頭圍繞所述火槍頭公轉θ_k角，并使所述水槍頭與火槍頭的連線與第k+1條折線向量共線。

優選地，所述坐標模塊具體為用于以工件表面某相鄰兩邊的交點為原點在水平面內建立直角坐標系的直角坐標模塊。

優選地，所述路徑模塊具體包括用于從工控機中查詢已經規劃完成并用于當前工件的火槍頭的運動軌跡的查詢模塊，以及用于將所述運動軌跡投影到所述坐標系中形成所述預設焰道軌跡曲線的投影模塊。

優選地，還包括與所述擬合模塊信號連接、用于在將所述預設焰道軌跡曲線沿運動方向通過n條折線向量擬合時，使第k條與第k+1條折線向量間的夾角θ_k均處于預設角度范圍內的轉角控制模塊。