一种高精度曲率测控装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及曲率测量控制技术，特别是一种高精度曲率测控装置及方法。本发明专利技术根据钢料曲线计算出每一等分段上的相邻弦夹角作为闭环控制系统的给定量，用与直线位移检测机构导杆顶端检测轮同轴的旋转编码器检测沿钢料运动的曲线位移量，用变送器通过三个直线位移检测机构上的导杆检测钢料变形量，由三个直线位移检测机构的值计算出实际的相邻弦夹角作为闭环控制系统的反馈量，用与模拟量输出卡相连的液压伺服系统控制钢料加工过程中的变形量。采用本发明专利技术可高精度测量控制肋骨曲率，用于潜艇及船体肋骨的连续冷弯加工。

High precision curvature measuring and controlling device and method

The invention relates to a curvature measuring control technique, in particular to a high-precision curvature measuring device and method. According to the invention of steel material curve to calculate each segments of the adjacent chord angle as a closed-loop control system for quantitative detection of rotary encoder with linear displacement detecting mechanism of guide rod end detecting wheel coaxial curve of displacement along the steel material movement, with the transmitter through a guide rod three straight line displacement detection mechanism. Detection of steel material deformation, consisting of three linear displacement detection mechanism calculates the amount of feedback between adjacent strings as the actual closed-loop control system, to control the deformation of steel material processing in the process of hydraulic servo system is connected with the analog output card. The invention can measure and control the rib curvature with high precision, and is used for the continuous cold bending of submarine and hull ribs.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及曲率测量控制技术，特别是。
技术介绍
肋骨冷弯机目前普遍采用的曲率测量方法是弦线测量法。弦线测量法 的缺点是需要安装四个位移传感器并将其中之一位移传感器装在肋骨前端 并随肋骨同步移动，因此需要安装庞大的支撑导轨。肋骨加工过程是分段 进给的，每次进给的长度是固定的，这样不仅加工的精度受影响，而且加 工的效率也很低。因此实现肋骨冷弯机的连续进给，并提高肋骨曲率的检 测精度与肋骨加工效率是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高精度曲率测量控制装置及方法，用于潜艇 及船体肋骨的连续冷弯加工。本专利技术的技术方案是这样实现的测控装置包括3个直线位移检测机构，垂直安装在机台的一边，每 个直线位移检测机构之间平行设置；还包括执行机构，由成形轮、支撑轮、 液压系统构成，2个支撑轮固定在工作台面上，于肋骨的外侧平行设置；与 液压系统相连的成形轮安装在肋骨的内侧，与直线位移检测机构同侧，平 行设置于2个支撑轮中间；其中一个直线位移检测机构以直线位移传感器为核心，还包括检测轮、 导杆和装有变送器的滑块，其导杆前端通过检测轮与钢料抵接，使导杆可 顶紧钢料，后端与装在直线位移传感器上的滑块相连；滑块另一端经压缩 弹簧安装在机台上，和检测轮同轴位置设置一旋转编码器，旋转编码器、 滑块上的变送器信号分别接至工控机中计数卡；所述直线位移传感器釆用 具有将直线位移信号转换为5V方波功能的直线位移传感器。测控方法首先，通过肋骨加工曲线上每一点的坐标值，计算出肋骨曲线上每一 点的相邻弦夹角，作为闭环控制系统的给定值；其次，通过三个直线位移检测机构检测肋骨加工过程中不同位置的三 点第1~3变形量，分别将检测的第1~3变形量通过直线位移检测机构转换 成TTL方波脉冲信号，送至工控机内具有加减计数功能的计数卡，再通过 计算公式计算出相邻弦的夹角作为闭环控制的反馈值；然后，由相邻弦夹角给定值和反馈值在工控机内作为闭环PID数字控.制器的输入量和反馈量，由输入量和反馈量之间的差值做为误差，经PID 运算后，得到控制量，控制量经插在工控机(存有测量控制程序)扩展槽 上的模拟量输出卡转换成电流信号，通过执行机构控制成形轮前进或后退;其中所述相邻弦夹角给定值的计算方法为在给定的钢料曲线上，由一端开始，取第1起始点和第1中间点间的距离=第1直线位移检测机构到第2直线位移检测机构的距离，即第1弦长，在第1起始点和第1中间点间的线段的延长线上取第1延长点，使第1中间点和第1延长点间的距离= 第2直线位移检测机构到第3直线位移检测机构的距离，即第2弦长，过第1延长点作第1起始点和第1延长点间的线段的垂线，交钢料曲线于第1 结束点，则第1起始点和第1中间点间的线段与第1中间点和第1结東点 间的线段组成相邻弦，它们之间的夹角为给定的相邻弦夹角，即第1弦长 与第2弦长之间的第l相邻弦夹角；然后，取第2起始点，使第l起始点 和第2起始点间的距离=测量点位移量，以第2起始点为起点，重复上述步 骤可计算出第2相邻弦夹角，依此类推，可计算一系列相邻弦夹角，即(第 l~n相邻弦夹角)，直到第n+l结東点超出钢料曲线范围为止。其中所述第i相邻弦夹角给定值计算公式ai= arctg (( Yci-Ybi) / (Xci-Xbi)) - arctg ((Ybi隱Yai) / ( Xbi-Xai));其中(Xai,Yai)为第i起始点坐标，(Xbi,Ybi)为第i中间点坐标， (Xci，Yci)为第i延长点坐标；i=l,2,3...n。所述位移量为CNT4x2兀xr/m，通过与安装在一个直线位移检测机构的 导杆顶端检测轮同轴的旋转编码器检测沿钢料运动的曲线位移得到，其中 CNT4为旋转编码器的计数值；m为旋转编码器每转脉冲数；r为检测轮半 径；所述第1变形量为第1直线位移检测机构的计数值xp;所述第2变形 量为第2直线位移检测机构的计数值xp;所述第3变形量为第3直线位移 检测机构的计数值xp;其中p为直线位移检测机构的分辩率；所述相邻弦 夹角反馈值计算公式为a—arctg ((x3-x2) /L2 ) -arctg ((x2-xl ) /Ll ),其 中L1为第1弦长；L2为第2弦长；所述测量控制程序具体流程为首先，初始化参数，设定第i相邻弦夹 角，读第1直线位移检测机构的计数值，读第2直线位移检测机构的计数 值，读第3直线位移检测机构的计数值，将三个直线位移检测机构的计数 值分别转换成第1~3变形量计算相邻弦夹角反馈值；再读旋转编码器计数 值，将旋转编码器计数值转换成测量点位移量；通过相邻弦夹角反馈值计 算相邻弦夹角误差，当相邻弦夹角误差大于设定值时，执行PID计算，得 到成型轮控制量，最后显示输出误差，此时如继续测量则返回设定相邻弦 夹角给定值，否则在相邻弦夹角误差不大于设定值时结東程序；其中直线位移检测机构采用具有检测轮、导杆和装有变送器的滑块的 直线位移传感器。本专利技术具有如下优点.1. 本专利技术结构简单，测量使用方便，测量精度高，能够精确控制肋骨 曲率半径，弥补了原肋骨冷弯加工机床曲率检测控制设备的不足，适合各 种舰船肋骨或圆弧形钢料冷弯加工时使用。2. 本专利技术能在工控机上显示曲率半径值及曲线形状，曲线上各点的误 差、故障自动报警、配合肋骨冷弯机完成高精度肋骨曲率加工。附困说明图l为本专利技术装置结构示意图。图2为本专利技术方法的相邻弦夹角给定值计算原理图。图3为本专利技术方法的相邻弦夹角反馈值计算原理图。图4为本专利技术方法的控制原理图。图5为本专利技术方法的测量控制程序流程图。务体实施方式如图l、 3所示，本专利技术曲率测量控制装置3个直线位移检测机构垂 直安装在机床工作台的一边，每个直线位移检测机构之间平行设置；其中 所述一个直线位移检测机构以直线位移传感器为核心，还包括检测轮、导 杆和装有变送器的滑块，其导杆前端通过检测轮与钢料抵接，使导杆可顶 紧钢料，后端与装有直线位移传感器的滑块相连；滑块另一端经压缩弹簧 安装在机台上，和检测轮同轴位置设置一旋转编码器，旋转编码器、滑块 上的变送器分别接至工控机中计数卡。由成形轮6、第1 2支撑轮4 5、液压系统(液压缸、液压伺服阀及伺 服放大器)构成执行机构，作为闭环控制系统的输出量。二个支撑轮固定 在工作台面上，于肋骨的外侧平行设置；与液压系统相连的成形轮6安装 在肋骨的内侧，与直线位移检测机构同侧，平行设置于二个支撑轮中间。所述的计数卡插在工控机内的扩展槽上，通过DB25接口与变送器连接；如图2、 4所示，本专利技术曲率测量控制方法的具体操作步骤有三1) 通过肋骨加工曲线上每一点的坐标值，计算出肋骨曲线上每一点的 相邻弦夹角，作为闭环控制系统的给定值；2) 通过三个直线位移检测机构(本实施例指核心器件第1 3直线位移 传感器1 3)检测肋骨加工过程中不同位置的三点变形量(第1 3变形量 xl、 x2、 x3)，分别将检测的第1~3变形量xl、 x2、 x3通过直线位移传感 器转换成TTL方波脉冲信号，送至工控机内具有加减计数功能的计数卡， 再经过计算程序通过计算公式计算出相邻弦的夹角作为闭环控制的反馈值 af;3 )由相邻弦夹角给定值和反馈值在工控机内作为闭环PID数字控制算 法的输入量和反馈量，由输入量和反馈量之本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度曲率测控装置，其特征在于：包括３个直线位移检测机构，垂直安装在机台的一边，每个直线位移检测机构之间平行设置；还包括执行机构，由成形轮（６）、２个支撑轮、液压系统构成，２个支撑轮固定在工作台面上，于肋骨的外侧平行设置；与液压系统相连的成形轮（６）安装在肋骨的内侧，与直线位移检测机构同侧，平行设置于２个支撑轮中间。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴景辉，朱军，张环宇，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：89[中国|沈阳]