[發(fā)明專利]一種新型彎管加工過程碰撞干涉檢測方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202210061694.4
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114472588A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王華;王鵬飛
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: B21C51/00
• 分類號: B21C51/00;B21D7/00;B21D7/16
• 代理公司: 北京卓嵐智財知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11624
• 代理人: 時修麗

本發(fā)明提供了一種新型彎管加工過程碰撞干涉檢測方法，其特征在于，包括：簡化數(shù)控彎管機(jī)床結(jié)構(gòu)，確定機(jī)床與彎管可能發(fā)生干涉的部件；獲得彎管的工藝參數(shù)；建立同維度坐標(biāo)系，確立彎管與干涉部件表面的數(shù)學(xué)模型；確定彎管數(shù)學(xué)模型取值范圍，進(jìn)行二者數(shù)學(xué)模型的最小距離求解運(yùn)算；將最小距離與彎管外半徑比較，若最小距離大于彎管外半徑，可確定彎管此時無碰撞干涉：若最小距離小于彎管外半徑，則發(fā)生干涉。本發(fā)明將彎管檢測干涉的問題轉(zhuǎn)換為彎管與機(jī)床表面之間數(shù)學(xué)方程的求解距離最小值問題，與傳統(tǒng)檢測方法相比，簡化了計算量；利用起彎點(diǎn)加工前后的位置坐標(biāo)來控制彎管干涉檢測狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)了在彎管成形過程對其進(jìn)行實(shí)時連續(xù)的檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管材加工制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種新型彎管加工過程碰撞干涉檢測方法。

背景技術(shù)

數(shù)控彎管機(jī)在加工復(fù)雜管材時，不斷成形的復(fù)雜空間彎管會呈現(xiàn)出各種不同的姿態(tài)，其和地面、以及機(jī)床各個部件之間可能存在干涉碰撞，影響彎管加工工藝的可行性，因此有必要對在彎管加工前進(jìn)行干涉檢測，以此來判斷各個姿態(tài)下的彎管是否與地面，模具及機(jī)床發(fā)生干涉，從而優(yōu)化彎管的加工工藝。目前通用的檢測方法主要有：軸向包圍盒、方向包圍盒AABBTree(Axis-Aligned Bounnding Box)法為主的包圍盒檢測方法，將兩個待測形狀分別求包圍盒，如果包圍盒發(fā)生碰撞，再分別將兩個待測形狀通過三角化方法實(shí)現(xiàn)離散進(jìn)行求解。但由于管材加工過程中彎管形狀不斷變化，各個部件運(yùn)動狀態(tài)復(fù)雜，使得通用的檢測方法效率較低，可靠性差，無法滿足生產(chǎn)要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中對彎管加工過程中干涉碰撞檢測方法效率較低，可靠性差，無法滿足使用要求等問題，本發(fā)明提供了一種新的彎管加工過程中碰撞干涉檢測方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種新的彎管加工過程碰撞干涉檢測方法，包括如下步驟：

(1)確定數(shù)控彎管機(jī)床各個模塊之間的運(yùn)動關(guān)系，簡化機(jī)床，確定各個模塊中可能與彎管發(fā)生干涉的部件。

(2)將彎管放于機(jī)床內(nèi)進(jìn)行實(shí)物測量，獲取彎管的彎曲角度C，旋轉(zhuǎn)角度B，以及管料的直線送進(jìn)長度Y。

(3)利用空間曲線(即彎管中心線)來描述彎曲成形后的彎管，通過起止點(diǎn)、終止點(diǎn)、以及兩處圓弧段延長線的交點(diǎn)四個控制點(diǎn)的空間坐標(biāo)來描述管道的空間絕對坐標(biāo)。

(4)在步驟(3)的基礎(chǔ)上，通過成形過程中變換矩陣的矢量計算得到彎管中心線的參數(shù)方程。

(5)確定中心線參數(shù)方程中的控制變量來控制彎管檢測干涉的狀態(tài)過程，控制變量為彎管起彎點(diǎn)前后的空間絕對坐標(biāo)。

(6)將數(shù)控彎管機(jī)床模型簡化，保留可能與彎管發(fā)生干涉的表面，導(dǎo)入有限元分析軟件中。

(7)在步驟(6)的基礎(chǔ)上，建立彎管與機(jī)床的同維度坐標(biāo)系，標(biāo)記中心線上的起彎點(diǎn)，根據(jù)彎管成形工藝參數(shù)模擬彎管加工過程。

(8)測量彎管成形前后起彎點(diǎn)的位置坐標(biāo)，以及可能發(fā)生干涉機(jī)床表面上的位置點(diǎn)坐標(biāo)。

(9)通過測得的機(jī)床表面點(diǎn)坐標(biāo)，求得干涉表面參數(shù)方程。

(10)利用點(diǎn)到面的距離公式，將彎管中心線方程與機(jī)床干涉表面參數(shù)方程進(jìn)行求解，變量參數(shù)的取值范圍即為起彎點(diǎn)前后的空間絕對坐標(biāo)。

(11)將求得的最小距離與彎管外半徑比較，若在此成形范圍內(nèi)，最小距離小于彎管外半徑，此時判斷為彎管與機(jī)床表面發(fā)生干涉。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于：

(1)將彎管檢測干涉的問題轉(zhuǎn)換為彎管與機(jī)床表面之間數(shù)學(xué)方程的求解距離最小值問題，與傳統(tǒng)檢測方法相比，簡化了計算量。