一种工件旋压过程全自动智能控制系统和控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种工件旋压过程全自动智能控制系统和控制方法，设置激光超声检测部用于对工件表面进行激光超声检测，以检测旋压加工后的工件的内应力和微裂纹情况，根据检测的结果判断旋压过程中工件内部结构是否合格；结构光检测部用于对工件表面投射结构光，并采集结构光图像，以判断工件表面的形状是否达到预定形状；待全部合格后热处理部对加工后的工件表面进行热处理，以提高工件力学性能。如此实现了旋压加工的全光学辅助加工和控制，全部为非接触加工和检测方式，不影响旋压加工过程，三个光学模块在旋压加工时可以并行操作，提高加工速度，提高加工产品力学性能，精度高。精度高。精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种工件旋压过程全自动智能控制系统和控制方法


[0001]本专利技术涉及旋压加工控制领域，具体涉及一种工件旋压过程全自动智能控制系统和控制方法。

技术介绍

[0002]旋压加工是一种利用旋转工件和模具之间的相互作用，将金属坯料通过压制、拉伸和弯曲等力学变形作用，使其逐渐被塑性变形成所需产品的一种加工方法。旋压加工通常应用于生产中空的圆柱形或圆锥形零件，如涡轮叶片、汽车排气管、压缩机螺杆等。
[0003]然而，在旋压加工过程中，由于设备的鲁棒性和环境影响等因素，对质量在线监测比较困难。传统的检测手段如目视检查、手感检测、外观检测等方式往往无法保证质量的准确性和可靠性。因此，需要采用一些高效、精准、快速且非接触的检测技术，如激光扫描、红外成像、超声波检测等技术，以实现旋压加工质量的在线监测和控制。
[0004]激光超声技术是一种非接触式的检测技术，利用激光器产生的激光束照射被检测物表面，通过检测激光束回传的超声波信号来获得被检测物的信息。激光超声技术具有高灵敏度、高分辨率、高可靠性和不破坏性等优点，可以应用于多种材料的表面、内部或边缘的缺陷检测、评估和监测。该技术在航空航天、电子、光学、材料科学、生命科学等领域中有广泛的应用，对于提升产品质量、改善生产工艺、提高安全性能等具有重要意义。
[0005]由于光学检测和光学加工的非接触性能以及高效的加工效果，实现对旋压加工过程的全光学辅助具有重要意义。

技术实现思路

[0006]为了解决上述问题，本专利技术提供一种工件旋压过程全自动智能控制系统，包括工控机、旋压加工部、激光超声检测部、结构光检测部和热处理部；
[0007]旋压加工部、激光超声检测部、结构光检测部和热处理部都连接到工控机上，旋压加工部、激光超声检测部、结构光检测部和热处理部在工控机的控制下配合工作完成工件旋压；
[0008]旋压加工部包括铲旋轮和夹持器，夹持器用于实现对工件的夹持，并带动工件旋转；铲旋轮用于对工件表面施加铲旋压力，使得工件发生形变以完成旋压加工；
[0009]激光超声检测部用于对工件表面进行激光超声检测，以检测旋压加工后的工件的内应力和微裂纹情况，根据检测的结果判断旋压过程中工件内部结构是否合格；
[0010]结构光检测部用于对工件表面投射结构光，并采集结构光图像，以判断工件表面的形状是否达到预定形状；
[0011]热处理部用于对加工后的工件表面进行热处理，以提高工件力学性能。
[0012]进一步的，旋压加工部的夹持器水平设置，上下各设置一个铲旋轮，铲旋轮的轴线也水平设置，两个铲旋轮在竖直方向上对工件表面施加挤压力，实现对工件表面的旋压加工。
[0013]进一步的，激光超声系统设置于夹持器的上方，并且设置于铲旋轮完成旋压方向的一侧，以对完成旋压的工件表面进行激光超声检测；
[0014]激光超声检测部包括脉冲激光发生器和F
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P干涉仪；脉冲激光发生器用于对工件表面发射脉冲激光，照射工件表面；同时F
‑
P干涉仪检测激光束回传的超声波信号来获得工件内部的超声数据；
[0015]工控机对超声数据进行分析，判断工件内部是否存在微裂纹以及工件力学性能参数是否合格。
[0016]进一步的，结构光检测部设置于夹持器的下方，并且设置于铲旋轮完成旋压方向的一侧，以对完成旋压的工件表面进行结构光检测；
[0017]结构光检测部包括结构光投射器和图像采集器，结构光投射器对工件表面进行结构光照明，所述结构光照明方式为交叉网格线照明方式；
[0018]图像采集器前部设置有滤光片，滤光片使得仅有结构光照明的波长可以透射；图像采集器采集的图像被发送至工控机；工控机根据采集的图像反演工件表面三维模型；
[0019]工控机将反演的三维模型与预先存储的标准三维模型进行比对，判断工件形状是否合格。
[0020]进一步的，所述热处理部设置于夹持器的上方，并且设置于铲旋轮完成旋压方向的一侧，热处理部与铲旋轮的距离比激光超市部更远，热处理部用于对完成旋压的工件表面的热处理；
[0021]热处理部包括光纤激光器和多轴机械臂；光纤激光器用于发射红外激光对工件表面进行加热；多轴机械臂用于引导红外激光至工件的表面。
[0022]进一步的，光纤激光器为Nd：YAG激光器，激光功率30～50kW，激光光斑1～2cm2；
[0023]多轴机械臂为5轴联动机械臂。
[0024]一种工件旋压过程全自动智能控制方法，使用所述的工件旋压过程全自动智能控制系统，包括如下步骤：
[0025]步骤A、将工件的原材料安装到旋压加工部的夹持器上，并启动夹持器旋转电机进行旋转；
[0026]步骤B、开始执行旋压工艺加工，两个铲旋轮在竖直方向上对工件表面施加挤压力，实现对工件表面的旋压加工；
[0027]步骤C、脉冲激光发生器对工件表面发射脉冲激光，照射工件表面；同时F
‑
P干涉仪检测激光束回传的超声波信号来获得工件内部的超声数据；
[0028]工控机对超声数据进行分析，判断工件内部是否存在微裂纹以及工件力学性能参数是否合格；
[0029]如果不合格则重新执行步骤B；
[0030]步骤D、结构光投射器对工件表面进行结构光照明，所述结构光照明方式为交叉网格线照明方式；
[0031]图像采集器前部设置有滤光片，滤光片使得仅有结构光照明的波长可以透射；图像采集器采集的图像被发送至工控机；工控机根据采集的图像反演工件表面三维模型；
[0032]工控机将反演的三维模型与预先存储的标准三维模型进行比对，判断工件形状是否合格；
[0033]如果不合格则重新执行步骤B；
[0034]步骤E、如果步骤C和步骤D都合格，则工控机控制多轴机械臂用于引导红外激光至工件的表面，光纤激光器发射红外激光对工件表面进行加热，完成热处理。
[0035]进一步的，热处理工艺为热处理退火工艺，释放材料内应力。
[0036]进一步的，工控机对超声数据进行分析，判断工件内部是否存在微裂纹以及工件力学性能参数是否合格具体为：
[0037]将采集的超声数据输入诊断模型进行缺陷诊断，判断是否存在微裂纹；
[0038]诊断模型为预先训练的神经网络模型，神经网络模型的构建方式为：
[0039]预先设置具有不同微裂纹的标准缺陷样品，并进行激光超声检测；将采集的标准缺陷样品的超声信号作为输入，将微裂纹的深度和长度作为输出训练神经网络模型；
[0040]根据采集的音频信号中纵波与横波的信号解算得到纵波与横波波速，根据横波波速和纵波波速计算测量位置的杨氏模量；
[0041]如果测量位置无裂纹且杨氏模量在预设阈值范围区间内，则测量位置合格。
[0042]进一步的，工控机将反演的三维模型与预先存储的标准三维模型进行比对，判断工件形状是否合格具体为：
[0043]将反演三维模型与标准三维模型进行配准本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种工件旋压过程全自动智能控制系统，包括工控机、旋压加工部、激光超声检测部、结构光检测部和热处理部；其特征在于：旋压加工部、激光超声检测部、结构光检测部和热处理部都连接到工控机上，旋压加工部、激光超声检测部、结构光检测部和热处理部在工控机的控制下配合工作完成工件旋压；旋压加工部包括铲旋轮和夹持器，夹持器用于实现对工件的夹持，并带动工件旋转；铲旋轮用于对工件表面施加铲旋压力，使得工件发生形变以完成旋压加工；激光超声检测部用于对工件表面进行激光超声检测，以检测旋压加工后的工件的内应力和微裂纹情况，根据检测的结果判断旋压过程中工件内部结构是否合格；结构光检测部用于对工件表面投射结构光，并采集结构光图像，以判断工件表面的形状是否达到预定形状；热处理部用于对加工后的工件表面进行热处理，以提高工件力学性能。2.根据权利要求1所述的工件旋压过程全自动智能控制系统，其特征在于：旋压加工部的夹持器水平设置，上下各设置一个铲旋轮，铲旋轮的轴线也水平设置，两个铲旋轮在竖直方向上对工件表面施加挤压力，实现对工件表面的旋压加工。3.根据权利要求1所述的工件旋压过程全自动智能控制系统，其特征在于：激光超声系统设置于夹持器的上方，并且设置于铲旋轮完成旋压方向的一侧，以对完成旋压的工件表面进行激光超声检测；激光超声检测部包括脉冲激光发生器和F
‑
P干涉仪；脉冲激光发生器用于对工件表面发射脉冲激光，照射工件表面；同时F
‑
P干涉仪检测激光束回传的超声波信号来获得工件内部的超声数据；工控机对超声数据进行分析，判断工件内部是否存在微裂纹以及工件力学性能参数是否合格。4.根据权利要求3所述的工件旋压过程全自动智能控制系统，其特征在于：结构光检测部设置于夹持器的下方，并且设置于铲旋轮完成旋压方向的一侧，以对完成旋压的工件表面进行结构光检测；结构光检测部包括结构光投射器和图像采集器，结构光投射器对工件表面进行结构光照明，所述结构光照明方式为交叉网格线照明方式；图像采集器前部设置有滤光片，滤光片使得仅有结构光照明的波长可以透射；图像采集器采集的图像被发送至工控机；工控机根据采集的图像反演工件表面三维模型；工控机将反演的三维模型与预先存储的标准三维模型进行比对，判断工件形状是否合格。5.根据权利要求4所述的工件旋压过程全自动智能控制系统，其特征在于：所述热处理部设置于夹持器的上方，并且设置于铲旋轮完成旋压方向的一侧，热处理部与铲旋轮的距离比激光超市部更远，热处理部用于对完成旋压的工件表面的热处理；热处理部包括光纤激光器和多轴机械臂；光纤激光器用于发射红外激光对工件表面进行加热；多轴机械臂用于引导红外激光至工件的表面。6.根据权利要求5所述的工件旋压过程全自动智能控制系统，其特征在于：光纤激光器为Nd：YAG激光器，激光功率30～50kW，激光光斑1～2cm2；多轴机械臂为5轴联动机械臂。
7.一种工件旋压过程全自动智能控制方法，使用...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙文齐，孙绍先，高伟竣，
申请(专利权)人：大连业盛达科技有限公司，
类型：发明
国别省市：