单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统技术方案

本发明专利技术涉及一种单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统，包括信号处理模块，以及分别与信号处理模块通信连接的第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块和第四信号采集模块。渐进成形装置工作时，第一信号采集模块采集成形压头顶端x轴坐标数据，第二信号采集模块采集成形压头顶端y轴坐标数据，第三信号采集模块采集成形压头顶端z轴坐标数据，第四信号采集模块采集成形头处板材背面的坐标数据、板材下压量，信号处理模块处理并记录四个信号采集模块的坐标数据获得板材加工中每个监测点的三维坐标。本发明专利技术在渐进成形加工中，实现对板材的三维坐标采集，通过坐标连线得到渐进成形后板材的成形轨迹，无需额外操作。

Measuring sheet path forming system for single point progressive forming

【技术实现步骤摘要】
单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统
本专利技术涉及渐进成形
，具体涉及一种单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统。
技术介绍
在工业发展的过程中，金属板材的成形一直扮演着很重要的角色，尤其在航空、船舶、汽车等领域。但随着现代工业的发展，对于板材成形的要求越来越高，成形形状越来越复杂，产品更新换代快、小批量生产的趋势越来越明显，而传统的板材成形方式需要模具，设计时间长，成本高，很难满足如今的市场需求。渐进成形技术作为无模成形技术的一种，特点之一就是不需要专用模具，节省了设计模具的时间和成本，市场响应速度快，可进行小批量生产，是一种柔性制造技术。但渐进成形设备是从伺服电机的编码器获得成形压头顶端的位置，只能对加工轨迹进行半闭环控制，未能将成形压头顶端的实际位置采集用于反馈;由于渐近成形加工过程环境的复杂性，在此过程中会产生板材减薄、破裂、起皱、回弹等现象，影响成形精度，成形精度有待提高。另外，现有技术在对成形板材进行三维建模时，需要在渐进成形加工以后通过对板材利用视觉的方式实现三维模拟建模，操作比较麻烦，由于采用照片整体模拟，因而无法得到板材上每个点的坐标即无法判断该点处的板材成形是否符合成形要求，继而影响成形精度的测量及研究。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统，不仅实现了对加工轨迹的全闭环控制，将成形压头顶端的实际位置采集用于反馈，使得成形精度显著提高，而且可在渐进成形加工过程中，实现对加工中板材的三维坐标采集，通过坐标连线得到渐进成形后板材的成形轨迹，无需额外操作，可实现成形加工与三维建模同时进行。本专利技术是通过如下技术方案实现的：提供一种单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统，包括信号处理模块，以及分别与信号处理模块通信连接的第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块和第四信号采集模块；其中：第一信号采集模块设置在x轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端x轴坐标数据；第二信号采集模块设置在y轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端y轴坐标数据；第三信号采集模块设置在z轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端z轴坐标数据；第四信号采集模块设置在与成形压头相对的板材背面且位于成形压头的正下方，并与成形压头保持在x-y平面上随动，用于测量成形压头的下压距离以及第四信号采集模块到成形压头处板材下表面的距离；信号处理模块处理并记录四个信号采集模块的坐标数据获得每个监测点在板材上表面和下表面的三维坐标。本方案通过利用第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块分别采集成形压头顶端每个监测点的x轴、y轴和z轴坐标，即得到加工板材上表面各监测点的坐标；通过第四信号采集模块采集成形压头的下压距离以及第四信号采集模块到成形压头处板材下表面的距离，通过差值计算的得到板材下表面监测点的坐标，进而可以得到加工板材的形状轨迹，轨迹上每个点均有坐标数据，可以方便对板材成形精度进行比较和研究。从微观层面对渐近成形加工过程进行监控，通过对获取的点坐标进行数值运算，能够较为直观的反应出加工过程中出现的问题。进一步的，还包括与信号处理模块电连接的显示模块，显示模块用于显示信号处理模块记录的每个监测点在板材上表面和下表面的三维坐标，并通过对点坐标依次连接显示板材的成形形状。更进一步的，显示模块还用于显示当前成形压头顶端实际的坐标位置以及经信号处理模块计算第一、第二和第三信号采集模块输出实际坐标值与理想坐标值间的差值，以及显示成形压头处板材背面的坐标数据、加工进度等参数进一步的，信号处理模块分别通过对成形压头顶端x轴坐标位置与理想位置x轴坐标值做差值比较、对成形压头顶端y轴坐标位置与理想位置y轴坐标值做差值比较，以及对成形压头顶端z轴坐标位置与理想位置z轴坐标值做差值比较，调整成形压头顶端x轴坐标数据、y轴坐标数据及z轴坐标数据。进一步的，还包括与信号处理模块电连接的报警模块，显示模块用于设置报警值，当信号采集模块采集到的实际坐标位置与理想的坐标位置差值较大时，报警模块发出警告信号，通过显示模块显示，同时显示下一步成形压头顶端的加工轨迹。进一步的，第一信号采集模块、第二信号采集模块和第三信号采集模块为光栅尺位移传感器，第四信号采集模块为激光位移传感器。光栅尺位移传感器具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点，时效性好，对信号的检测反馈及时高效，提高加工精度；激光位移传感器能够精确非接触测量被测物体的位置、位移等变化，可以测量位移、厚度、振动、距离、直径等精密的几何测量。进一步的，信号处理模块包括处理器、存储器和存储控制器，存储控制器分别与处理器和存储器连接。本专利技术的有益效果：第四信号采集模块设置在板材下方，z轴坐标不变，x轴与y轴坐标变化与成形压头的主轴随动，信号处理模块通过第四信号采集模块记录成形压头下压的距离以及信号采集模块到成形压头处板材的下表面距离，在此过程中，第四信号采集模块的z轴坐标数据不变，由此坐标数据与信号采集模块到板材下表面的距离即可得到板材下表面的坐标数据，其x轴坐标、y轴坐标数据与成形压头相同，z轴坐标等于第三信号采集模块采集的z轴坐标加上传感器到板材下表面的距离，由此可计算成形头处板材下表面的三维坐标位置，同样由此坐标数据在坐标系中建模即可得到实际的成形形状即可得到加工后板材下表面形状及成形形状，以供对成形精度、表面质量和减薄规律等参数进行分析。而通过第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块采集的坐标数据为实时的成形压头的三维坐标数据，通过对此坐标数据依次连接即可得到成形压头的实际加工轨迹，即金属板材的上表面形状。进而可以得到加工成形后板材的成形轨迹。另外，对上下两个表面的对应点坐标数据进行做差运算，依据此时的板材成形角度也可获得此时板材的厚度，可以对板材的厚度分布进行分析，而不依赖其他的仪器。信号处理模块对检测到的成形压头的坐标数据与理想成形轨迹在此时的坐标数据相比较，对成形轨迹进行调整；比较过程为做差值运算，计算结果为负，对于成形轨迹要往结果为正的方向调整，结果为正时，成形轨迹往结果为负的方向进行调整，最终实现对单点渐进成加工过程的路径监控，而且有助于提高加工成形的精度。附图说明图1为本专利技术单点渐进成形加工中路径成形系统安装结构图；图2为本专利技术单点渐进成形加工中路径成形系统的结构框图；图3为图1的系统剖面图。图中所示：110-第一信号采集模块；120-信号处理模块；122-处理器；124-存储器；126-存储控制器；130-第二信号采集模块；160-第三信号处理模块；170-第四信号采集模块；140-显示模块；150-报警模块；211-成形压头；212-主轴；213-板材成形区域；214-成形板材；215-下压板；216-上压板。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统，其特征在于：包括信号处理模块，以及分别与信号处理模块通信连接的第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块和第四信号采集模块；其中：/n第一信号采集模块设置在x轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端x轴坐标数据；/n第二信号采集模块设置在y轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端y轴坐标数据；/n第三信号采集模块设置在z轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端z轴坐标数据；/n第四信号采集模块设置在与成形压头相对的板材背面且位于成形压头的正下方，并与成形压头保持在x-y平面上随动，用于测量成形压头的下压距离以及第四信号采集模块到成形压头处板材下表面的距离；/n信号处理模块记录并处理四个信号采集模块的坐标数据获得每个监测点在板材上表面和下表面的三维坐标。/n

【技术特征摘要】
1.一种单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统，其特征在于：包括信号处理模块，以及分别与信号处理模块通信连接的第一信号采集模块、第二信号采集模块、第三信号采集模块和第四信号采集模块；其中：
第一信号采集模块设置在x轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端x轴坐标数据；
第二信号采集模块设置在y轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端y轴坐标数据；
第三信号采集模块设置在z轴导轨上，用于采集渐进成形设备工作时成形压头顶端z轴坐标数据；
第四信号采集模块设置在与成形压头相对的板材背面且位于成形压头的正下方，并与成形压头保持在x-y平面上随动，用于测量成形压头的下压距离以及第四信号采集模块到成形压头处板材下表面的距离；
信号处理模块记录并处理四个信号采集模块的坐标数据获得每个监测点在板材上表面和下表面的三维坐标。


2.根据权利要求1所述的单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统，其特征在于：还包括与信号处理模块电连接的显示模块，显示模块用于显示信号处理模块记录的每个监测点在板材上表面和下表面的三维坐标，并通过对点坐标依次连接显示板材的成形形状。


3.根据权利要求2所述的单点渐进成形加工用测量板材路径成形系统，其特征在于：显示模块还用于显示当前成形压头顶端实际的坐标位置以及经信...

【专利技术属性】
技术研发人员：成巍，王荣涛，戈海龙，马新强，马庆增，
申请(专利权)人：山东省科学院激光研究所，
类型：发明
国别省市：山东;37