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基于转角传感器板材滚弯成形曲率半径的测量

2022.04.29 来源: 浏览:0次

基于转角传感器板材滚弯成形曲率半径的测量

2 前言

三辊弯板机是造船、航空、锅炉、化工等行业中应用广泛的成形加工设备,板材在辊弯机上的成形加工,目前还很大程度上停留在手工对样阶段。为了能方便的自动测量出板材在辊弯机上滚弯加工时的成形半径,我们提出了一种基于转角传感器测量板材滚弯成形曲率半径的方法。该测量方法克服了现有测量技术中存在的许多缺点。

应用计算机视觉测量系统计算板材滚弯成形的半径就现阶段而言在板材滚弯成形半径测量中运用是相当广的。根据左右两个摄像头对同一成形段摄制的图像,利用图像处理和空间重建的方法计算出板材滚弯加工时的成形半径。从实践加工中得知采用此测量方法所得的测量值与实际值之间存在误差,其主要是因为CCD摄像头本身精度不是非常高,视场不够广;图像采集现场的采光不够好,有噪声;随着弯曲程度的增加,板材表面的氧化皮会脱落,形成虚假边缘;由于重力的影响。基于转角传感器板材滚弯成形曲率半径的测量是在分辊主驱动装置的作用下保证工作辊与工件之间没有滑动,利用转角传感器测量弯曲机压弯工件时全部或部分辊子在同一时间内通过的钢板内外表面的弧线长,或弧线长之间的比值、差值,计算出压弯时工件成形的弹前和弹后的曲率半径,克服了现有技术不能在工件压弯的同时测其曲率和测量精度受外界因素影响较大的缺点。利用对工件曲率的测量、反馈修正,测量精度高并且无需对工作辊作改动,使用简便,容易实现自动控制。

2 原理及测量方法

如图2,钢板在弯曲过程中,在拉伸变形区内的外表面在拉应力的作用下伸长,在压缩变形区内的内表面在压应力的作用下压缩,中性层长度不变,钢板表面伸长、压缩量的大小与钢板表面的应变有直接的关系,也就是说与板材的厚度和滚弯成形的曲率半径有间接的关系。由于卷板过程是连续稳定的,在相同的稳定工作时间段内各辊工作表面所通过的钢板的中性层长度是相同的。在卷制过程中,我们应使所测的时间段尽可能的长,这样才能更好的减小因系统的不稳定造成的误差,从而使所得的结果更精确些。针对变曲率的板材,我们可以将其看成是分段定曲率板材,把各辊在各段板材区间内测量所得的弧长看成是定曲率的一段圆弧,这样也可对滚弯板材进行变曲率半径测量。

在对称式下辊分别驱动的三辊弯板机中,两个下辊分别由单独的电机、减速机驱动,上辊被动,在两个主驱动电机上或减速机的某一级轴上各装一个转角传感器,在上辊上也装上测量上辊转角的传感器及装置。钢板外表面与两下辊的接触点处,由于弯距都为零,在进料下辊处测到的是在某一段时间内钢板原始曲率半径下的外表面通过的弧线长;在上辊处弯距最大,测到的是在同一段时间内钢板在本道次压弯作用下形成的弹前最小曲率半径状态下的内表面通过的弧线长;在出料下辊处测到的是钢板在本道次压弯作用下回弹后所通过的弧线长。

[参考文献]

2.陈毓勋.板材与型材弯曲回弹控制原理与方法.北京:国防工业出版社,2992。

2.梁炳文,胡世光.板料成形塑性理论.北京:机械工业出版社,2987。

3.余同希.塑性弯曲理论.北京:科学出版社,2992。

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5.茅云生.板材滚弯成形理论和基于视觉测量自动控制的研究.武汉理工大学博士学位论文,2222。

6.茅云生,向胜,杨明国.应用计算机视觉计算板材滚弯成形的半径.交通与计算. 2222 Vol.22 No.2 P.34-36。

7.徐辅仁.关于对称式三辊弯板机中心辊施加力与进给量的研究.机械科学与技术,2992,:72~82。

作者单位:湖北工业大学

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