一种高精度线圈位置自动调整装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及线圈位置自动调整技术，特别是一种高精度线圈位置自动调整装置及方法。由直线位移检测机构检测钢料的变形量，将检测的变形量通过直线位移传感器转换成５Ｖ方波脉冲信号，送至工控机内具有加减计数功能的计数卡，通过公式计算出线圈位置设定值；其次，由旋转编码器检测线圈的实际位置，通过编码器内部的转换电路转换成５Ｖ方波脉冲信号，送至工控机内具有加减计数功能的计数卡，通过公式计算出线圈位置反馈值；然后，当钢料位置发生变化时，通过闭环ＰＩＤ数字控制器调整中频变压器的位置进而调整线圈位置，以保持线圈与钢料之间的相对位置不变；采用本发明专利技术可高精度调整线圈位置，用于潜艇及船体肋骨的中频连续热弯加工。

High precision coil position automatic regulating device and method

The invention relates to an automatic coil position adjustment technique, in particular to a high-precision coil position automatic adjustment device and method. Deformation by detecting steel linear displacement detecting mechanism for material, the deformation is detected by the linear displacement sensor is converted into a 5V square wave pulse signal, the count sent to the IPC with addition and subtraction counting card, the formula to calculate the coil position set value; secondly, the actual position of the rotary encoder detection coil, converted into 5V square wave pulse signal by converting the encoder internal circuitry counts to IPC with addition and subtraction counting card, through the formula to calculate the coil position feedback value; then, when the steel material position changes, through the closed-loop PID controller to adjust the position of the digital intermediate frequency transformer and then adjust the coil position, to maintain the relative position between the coil and the steel material unchanged; the invention can be used for high precision coil position for submarine and hull ribs even if Continuous hot bending.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及线圏位置自动调整技术，特别是一种高精度线圈位置自动 调整装置及方法。技术背景肋骨中频线圈加热弯曲淬火机目前普遍采用的线圈位置调整方法是人 工调整法，即通过人眼检测钢料与线圈之间的距离来手动调整线圏位置。 由于钢料在弯制加工过程中钢料的位置会实时发生变化，这种变化又是随机的，而且钢料在加热时温度达到110(TC以上，线圈附近的钢料会发出刺 眼的光，极易造成人眼的视觉疲劳，经常出现由于调整不及时导致钢料与 线圈接触，造成线圈短路烧毁，并导致正在加工的钢料报废。钢料在加工过程中，如果钢料与线圈位置发生变化，则钢料的加热温 度就会发生变化，过大的温度变化会导致钢料内部的金相组织发生变化， 从而影响钢料的强度。因此，研制一种能够自动检测线圈与钢料之间的位 置并自动进行调整的装置，提高钢料的质量及成品率，降低工人劳动强度， 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，用于 潜艇及船体肋骨的中频连续热弯加工。 本专利技术的技术方案是这样实现的 测控装置包括直线位移检测机构，安装在中频变压器基座上，与钢料进给方向垂直，并 与钢料变形区域起始段抵接，并设置于线圈外侧，用于测量钢料的变形量；线圈，通过连接板与中频变压器副边相连，并以非接触方式套装在钢 料上，通过涡流感应对钢料加热；闭环PID数字控制器，运行在存有测量控制程序的工控机里，其输入 信号来自直线位移检测机构，输出端通过模拟量输出卡控制线圈位置；执行机构，由伺服驱动器、伺服电机、丝杠构成，中频变压器底座连 有丝杠装置，丝杠由伺服电机驱动；伺服电机由伺服驱动器控制，用于调 整线圈位置；伺服驱动器的模拟量输入端与模拟量输出卡相连；其中伺服电机轴上接有旋转编码器，旋转编码器与计数卡相连，用于 检测线圈位置；所述线圈为由方形铜管制成的具有淬火功能的水冷式单匝线 圈，能够通过其中流过的中频电流对其包围的铁磁性材料进行中频感应加热。所述直线位移检测机抅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 安装在中频变压器基座上，滑块上的变送器接至工控机中计数卡；所述直 线位移传感器采用具有将直线位移信号转换为5V方波脉冲功能的直线位 移传感器。 测控方法首先，由直线位移检测机构检测钢料的变形量，将检测的变形量通过 直线位移传感器转换成5V方波脉冲信号，送至工控机内具有加减计数功能 的计数卡，通过公式计算出线圈位置设定值；其次，由旋转编码器检测线圈的实际位置，通过编码器内部的转换电 路转换成5V方波脉冲信号，送至工控机内具有加减计数功能的计数卡，通 过公式计算出线圈位置反馈值；然后，当钢料位置发生变化时，通过闭环PID数字控制器调整中频变 压器的位置进而调整线圈位置，以保持线圈与钢料之间的相对位置不变；所述闭环PID数字控制器建立在工控机内，由线圏位置设定值作为闭 环PID数字控制器的给定值，由线圈位置反馈值作为闭环PID数字控制器 的反馈值，计算二者之间的差值作为误差，经对所述误差PID运算后，得 到控制量，控制量经插在工控机扩展槽上的模拟量输出卡转换成电压信号 (具体为-10V—10V),模拟量输出卡与伺服驱动器的模拟量输入端相连， 伺服驱动器得到模拟量输出卡的控制信号后驱动伺服电机正转或反转，伺 服电机与丝杠相连，通过丝杠来调整中频变压器位置，由于中频变压器与 线圈连接，这样就起到了调整线圈位置、保持线圈与钢料之间相对位置不变的作用；其中所述线圈位置设定值Ps的计算方法为 Ps=R-H/2-sqr ((R-H/2 ) 2陽(L2-L3 ) 2);其中R= ((L1+L2-L3) 2+X2) / (2X) -r; H为钢料宽度，Ll为直线位 移传感器到线圈距离，L2为线圈到硬支撑轮距离，L3为钢料圆心02到硬 支撑轮的横向距离。r为检测轮半径，R为钢料外圆半径；X为钢料变形量;所述钢料变形量X为直线位移传感器的计数值CNT1 xml;其中ml 为直线位移传感器的分辩率；所述线圈位置反馈值Pf的计算方法为P^CNT2fm2;其中CNT2为与 旋转编码器相连的计数卡的计数值，m2为旋转编码器每转脉冲数；所述闭环PID数字控制器的测量控制程序具体流程为首先，初始化参数，然后设定线圏位置设定值，读直线位移传感器的 计数值，读与旋转编码器相连的计数卡的计数值，将直线位移传感器的计 数值转换成钢料变形量，计算线圈位置反馈值；计算线圈位置设定值与线 圈位置反馈值之间的误差，当所述误差大于设定值时，执行所述误差的PID 计算，得到控制量；将控制量经模拟量输出卡转换成电压信号，送至伺服 驱动器，伺服驱动器驱动伺服电机调整线圈位置；判断钢料是否加工完毕， 如果钢料未加工完毕，则返回设定线圈位置设定值，否则程序结東；当所 述误差小于设定值时，不执行PID计算，直接跳转到判断钢料是否加工完 毕的步骤。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，能够精确控制线圈 位置，弥补了原肋骨中频热弯加工机床线圈位置控制的不足，适合各种舰 船肋骨或圆弧形钢料热弯加工时使用。2. 本专利技术能在工控机上显示线圈位置、故障自动报警、配合中频肋骨 热弯加工机床完成高精度肋骨曲率加工。附图说明图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线圈位置计算图。图3为本专利技术方法的控制原理图。图4为本专利技术方法的测量控制程序流程图。具体实施方式如图1所示，本专利技术线圈位置检测控制装置包括直线位移检测机构l，安装在中频变压器基座4上，与由硬支撑轮6支 撑的钢料7进给方向垂直，并与钢料7变形区域起始段抵接，并设置于线 圏2外侧，用于测量钢料7的变形量；线圈2，通过连接板3与中频变压器5副边相连，并以非接触方式套装 在钢料上，通过涡流感应对钢料7加热；、闭环PID数字控制器，运行在存有测量控制程序的工控机里，其输入 信号来自直线位移检测机构，输出端通过模拟量输出卡控制线圈位置。执行机构，由伺服驱动器、伺服电机、丝杠构成，中频变压器基座4 连有丝杠装置，丝杠由伺服电机驱动。伺服电机轴上装有与计数卡相连的 旋转编码器，伺服电机由伺服驱动器控制，伺服驱动器的模拟量输入端与 模拟量输出卡相连。其中所述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 簧安装在中频变压器基座4上，滑块上的变送器接至工控机中计数卡。所述的计数卡插在工控机内的扩展槽上,通过DB25接口与直线位移传 感器和旋转编码器连接；'、所述的模拟量输出一插在工控机内的扩展槽上，通过DIP20接口与伺 服驱动器相连。所述线圏2为由方形铜管制成的具有淬火功能的水冷式单匝线圈，能够通 过其中流过的中频电流对其包围的铁磁性材料进行中频感应加热。如图2、 4所示，本专利技术线圈位置测量控制方法的具体搡作步骤有三 (1 )由直线位移检测机构检测钢料的变形量X,将检测的钢料变形量X 通过直线位移传感器转换成5V方波脉冲信号，送至工控机内具有加减计数 功能的计数卡，通过公式计算出线圈位置设定值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高精度线圈位置自动调整装置，其特征在于：直线位移检测机构，安装在中频变压器基座上，与钢料进给方向垂直，并与钢料变形区域起始段抵接，并设置于线圈外侧，用于测量钢料的变形量；线圈，通过连接板与中频变压器副边相连，并以非接触方 式套装在钢料上，通过涡流感应对钢料加热；闭环ＰＩＤ数字控制器，运行在存有测量控制程序的工控机里，其输入信号来自直线位移检测机构，输出端通过模拟量输出卡控制线圈位置；执行机构，由伺服驱动器、伺服电机、丝杠构成，中频变压器基座连 有丝杠装置，丝杠由伺服电机驱动；伺服电机由伺服驱动器控制，用于调整线圈位置；伺服驱动器的模拟量输入端与模拟量输出卡相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：朱军，吴景辉，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]