JCO成型管形在线闭环控制系统技术方案

本实用新型专利技术属于钢管制造技术领域，具体涉及一种JCO成型管形在线闭环控制系统，旨在解决现有技术中JCO成型过程中无法实时检测钢板变形情况，无法在线实时调整成型工艺参数的问题。本申请提供一种JCO成型管形在线闭环控制系统，其能够模拟出钢板压制成型过程中，模拟出每道压制的压下量；并实时采集JCO成型过程中钢板压制成型的截面数据，而后拟合出成型的实际轮廓；控制器通过将成型的实际轮廓与理论轮廓模型进行对比，预测出下一步成型的压下量，使成型管形向工艺设定的理想管形逼近。本申请能够实现钢管成型管形的闭环控制，保证钢管成型精度，提高钢管成型效率和成型质量，减轻施工人员劳动强度。轻施工人员劳动强度。轻施工人员劳动强度。

【技术实现步骤摘要】
JCO成型管形在线闭环控制系统


[0001]本技术属于钢管制造
，具体涉及一种JCO成型管形在线闭环控制系统。

技术介绍

[0002]对于高钢级厚壁直缝埋弧焊管而言，每根钢管精准的周长、良好的圆度，可以有效控制成型管的尺寸及形状要求，满足管线施工现场钢管对接全自动焊接需求，保证焊缝质量。JCO成型是大口径直缝埋弧焊管制造的关键工序，JCO成型精度决定了每根钢管的圆度精度，目前国内企业JCO成型都是基于“理论计算”+“人工经验修正”来确定成型工艺参数。
[0003]由于钢板力学性能存在同板差、板间差，因此采用相同的成型工艺参数压制钢板时，钢板变形不会完全相同，目前使用的JCO成型设备不具备在线检测钢板变形的功能，不能确切地知道每一步压制后钢板的实际变形，在一根钢管连续成型过程中不能根据每一步压制后实际变形情况进行自动调整，来保证成型精度。在实际生产过程中需要工人不停地观察与不时地测量，钢管成型精度更多地依赖原材料性能的一致性与工人的经验，这将导致难以保证JCO成型管形精度的稳定性。
[0004]因此基于JCO成型过程中实时检测钢板变形情况，并预测钢管开口管形，实现在线实时调整成型工艺参数，完善钢管成型管形在线闭环控制系统是解决钢管成型精度的有效方法。

技术实现思路

[0005]为了解决现有技术中的上述问题，即为了解决上述现有技术中的问题，本技术提供了一种JCO成型管形在线闭环控制系统，该系统包括数值模拟仿真模块、图像采集模块、管形拟合模块、JCO成型控制模块和控制器；
[0006]所述数值模拟仿真模块用于基于待成型钢板的尺寸和力学性能参数，并根据有限元分析获取待成型钢板变形后的变形数据生成预设钢管的预设成型轮廓、预设压制道次和每个压制道次的预设压下量；所述数值仿真模块的输出端与所述控制器的输入端连接；
[0007]所述图像采集模块用于获取待成型钢板在压制成型过程中的成型截面数据，所述图像采集模块的输出端与所述管形拟合模块的输入端连接，所述管形拟合模块的输出端与所述控制器的输入端连接；
[0008]所述控制器的输出端与所述JCO成型控制模块连接，以控制所述JCO成型控制模块调整待成型钢板下一压制道次的预设压下量。
[0009]在一些优选技术方案中，所述图像采集模块包括激光视觉传感器。
[0010]在一些优选技术方案中，所述管形拟合模块包括曲线拟合软件，所述曲线拟合软件用于基于待成型钢板在压制成型过程中的成型截面数据获取待成型钢板在压制成型过程中的实际成型轮廓。
[0011]在一些优选技术方案中，所述曲线拟合软件基于最小二乘法获取待成型钢板在压
制成型过程中的实际成型轮廓。
[0012]在一些优选技术方案中，该系统还包括存储器，所述控制器与所述存储器通信连接，所述控制器通过将接收到的预设钢管的预设成型轮廓和实际成型轮廓进行对比，并生成对比结果，所述控制器根据该对比结果从所述存储器中获取对应的控制参数，并根据该控制参数产生对应的第一控制信号，所述控制器将所述第一控制信号输出至所述JCO成型控制模块，以控制所述JCO成型控制模块。
[0013]在一些优选技术方案中，所述力学性能参数包括抗拉强度、抗弯强度、屈服强度、伸长率、断面收缩率、冲击韧度、泊松比中的一种或多种。
[0014]在一些优选技术方案中，所述JCO成型控制模块包括上模具和下模具，所述待成型钢板设置于所述上模具和所述下模具之间，所述上模具在靠近所述下模具的一端为圆弧端，所述圆弧端内部设置有所述激光视觉传感器。
[0015]在一些优选技术方案中，所述激光视觉传感器的参数线性偏差为200μm，检测速率为v，v∈(200次/s，4000次/s)。
[0016]在一些优选技术方案中，所述激光视觉传感器的Z轴分辨率为12.4μm～160μm，X轴分辨率为68μm～246μm。
[0017]在一些优选技术方案中，该系统还包括电源模块，所述电源模块分别与所述数值模拟仿真模块、所述图像采集模块、所述管形拟合模块、所述JCO成型控制模块和所述控制器电性连接。
[0018]本技术的有益效果：
[0019]本技术的数值模拟仿真模块基于有限元分析模拟出钢板压制成型过程中每道压制的压下量；并通过图像采集模块中的高速激光视觉传感器实时采集JCO成型过程中钢板压制成型的截面数据，而后通过管形拟合模块拟合出成型的实际轮廓；通过控制器将成型的实际轮廓与理论轮廓模型进行对比，预测出下一步成型的压下量，使成型管形向工艺设定的理想管形逼近。本申请能够在JCO成型过程中实时检测钢板变形情况，并预测钢管压制管形，实现在线实时调整成型工艺参数，最终实现钢管成型管形的闭环控制，保证钢管成型精度，提高钢管成型效率和成型质量，减轻施工人员劳动强度。
附图说明
[0020]通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
[0021]图1为本技术一种实施例中的JCO成型管形在线闭环控制系统示意图；
[0022]图2为本技术一种实施例中有限元模拟示意图一；
[0023]图3为本技术一种实施例中有限元模拟示意图二；
[0024]图4为本技术一种实施例中压制后采集的截面轮廓示意图；
[0025]图5为本技术一种实施例中轮廓数据的相关系数示意图；
[0026]附图标记列表：
[0027]1‑
上模具；2
‑
下模具；3
‑
激光视觉传感器；4
‑
待成型钢板；5
‑
控制器。
具体实施方式
[0028]为使本技术的实施例、技术方案和优点更加明显，下面将结合附图对本技术的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部实施例。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本技术的技术原理，并非旨在限制本技术的保护范围。
[0029]本技术的一种JCO成型管形在线闭环控制系统，该系统包括数值模拟仿真模块、图像采集模块、管形拟合模块、JCO成型控制模块和控制器5；
[0030]数值模拟仿真模块用于基于待成型钢板的尺寸和力学性能参数，并根据有限元分析获取待成型钢板变形后的变形数据生成预设钢管的预设成型轮廓、预设压制道次和每个压制道次的预设压下量；数值仿真模块的输出端与所述控制器的输入端连接；
[0031]图像采集模块用于获取待成型钢板在压制成型过程中的成型截面数据，图像采集模块的输出端与管形拟合模块的输入端连接，管形拟合模块的输出端与控制器的输入端连接；
[0032]控制器5的输出端与JCO成型控制模块连接，以控制JCO成型控制模块调整待成型钢板下一压制道次的预设压下量。
[0033]现有技术中，同一批次的钢板运送至加工现场后，需取适量试样进行试加工，获取一个本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种JCO成型管形在线闭环控制系统，其特征在于，该系统包括数值模拟仿真模块、图像采集模块、管形拟合模块、JCO成型控制模块和控制器；所述数值模拟仿真模块用于基于待成型钢板的尺寸和力学性能参数，并根据有限元分析获取待成型钢板变形后的变形数据生成预设钢管的预设成型轮廓、预设压制道次和每个压制道次的预设压下量；所述数值模拟仿真模块的输出端与所述控制器的输入端连接；所述图像采集模块用于获取待成型钢板在压制成型过程中的成型截面数据，所述图像采集模块的输出端与所述管形拟合模块的输入端连接，所述管形拟合模块的输出端与所述控制器的输入端连接；所述控制器的输出端与所述JCO成型控制模块连接，以控制所述JCO成型控制模块调整待成型钢板下一压制道次的预设压下量。2.根据权利要求1所述的JCO成型管形在线闭环控制系统，其特征在于，所述图像采集模块包括激光视觉传感器。3.根据权利要求2所述的JCO成型管形在线闭环控制系统，其特征在于，所述管形拟合模块包括曲线拟合软件，所述曲线拟合软件用于基于待成型钢板在压制成型过程中的成型截面数据获取待成型钢板在压制成型过程中的实际成型轮廓。4.根据权利要求3所述的JCO成型管形在线闭环控制系统，其特征在于，所述曲线拟合软件基于最小二乘法获取待成型钢板在压制成型过程中的实际成型轮廓。5.根据权利要求3所述的JCO成型管形在线闭环控制系统，其特征在于，该系统还包括存储器，所述控制器与所述存储器通信连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：何志伟，黄继庆，张占国，徐刚，李立，陈小伟，魏耀华，冯伟华，张志明，孙磊，郑红梅，刘华光，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团有限公司，
类型：新型
国别省市：