一種彎管管形檢測系統及其檢測方法
【專利摘要】本發明涉及一種彎管管形檢測系統及其檢測方法，一種彎管管形檢測系統，包括數控彎管機、管形檢測裝置和對檢測信息進行處理的控制系統，用來測量管件回彈距離的所述管形檢測裝置安裝在所述數控彎管機上，且與所述數控彎管機上的加工管件處同一平面上；所述管形檢測裝置與所述控制系統連接，利用幾何原理計算出所述管件的回彈角度；本發明中利用回彈前后，管形檢測裝置與管件之間的距離變化，測得管件的回彈距離，從而快速求出管件的回彈值。該發明在數控彎管機上在線直接檢測，避免了多次裝夾引起的二次誤差，且方便快捷，適合批量進行檢測，同時避免管件多個彎之間誤差的疊加，進一步提高了檢測精度。
【專利說明】一種彎管管形檢測系統及其檢測方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及彎管加工領域，尤其涉及一種彎管管形檢測系統及其檢測方法。

【背景技術】
[0002] 管件在造船、汽車、航空等各個工業領域中廣泛應用，其中有許多是有彎曲形狀的 管件，這些管件必須使用彎管機或數控彎管機對管材進行彎曲加工后才能獲得。由于管材 彎曲加工屬于彈塑性彎曲，彎曲卸荷后不可避免地發生回彈現象，具體地，回彈現象是指在 管材彎曲過程中，受到外力作用，產生變形而被彎曲成一角度，當一個彎的加工結束后，夕卜 力被撤銷，被彎曲的管件部分恢復成原來的形狀，導致管件實際彎曲的角度小于預定的彎 曲角度，而管件直線段的長度會比所需的長度大一些，因此回彈現象的存在嚴重影響了彎 管生產的精度和效率，當回彈量超過誤差所允許的范圍時，零件的幾何精度和形狀精度就 難以滿足要求，從而直接影響到彎管的使用性能以及和其他部件的連接效果等。
[0003] 影響回彈的因素很多，如：管件的材料、彎曲半徑、管徑、壁厚、彎角大小以及彎管 機所用的工藝參數等，這些都會影響管件的回彈，其中，彎管機的工藝參數在彎管機調整后 已確定，所以一般采用"試錯法"來不斷調整彎曲角度，即先按照預定角度彎管，隨后將成形 后的管件取下進行測量，根據與預定彎曲角度之間的偏差算出回彈值，接著根據檢測結果 進行回彈補償，再重新進行試彎，以此循環，直至管件的彎曲角度近似等于設計值。而獲取 彎管后管件的精確回彈值，一般的做法是將成形后的管件從彎管機上卸載后放置在三坐標 測量儀上進行檢測，通過三坐標的測頭接觸或非接觸式地對管件進行測量，隨后根據采集 到的數據還原出整根管件的三維模型，從而檢測出包括彎曲角度在內的管件的各個詳細數 據。但是，這種檢測方式無法直接在彎管裝置上進行實時檢測，在將管件卸下裝夾到三坐標 測量儀上的過程中，容易造成二次誤差，同時這種檢測方式成本高，耗時長。為解決這一問 題，技術人員研究出管形測量系統，該系統通過掃描的方式實時獲得彎管管件的管形數據， 以獲得回彈數據進行修正，但該系統所用設備投資大，工作數據不直觀，不適合批量檢測， 只適合抽檢試制產品，因此使用時還是不方便。


【發明內容】

[0004] 本發明所要解決的第一個技術問題是針對現有技術而提供一種簡單實用、方便的 對彎管管形直接在彎管裝置上進行實時檢測的彎管管形檢測系統。
[0005] 本發明所要解決的第二個技術問題是針對現有技術而提供一種應用上述彎管管 形檢測系統進行彎管管形檢測的方法。
[0006] 本發明解決第一個技術問題所采用的技術方案為：一種彎管管形檢測系統，包括 數控彎管機、管形檢測裝置和對檢測信息進行處理的控制系統，其中所述數控彎管機包括 機架和機頭，機架上設置有用來固定、推送管件的送料小車，機頭上設置有與彎管模配合夾 緊管件的主夾以及與防皺板配合夾持管件的輔夾，其特征在于：用來測量管件回彈距離的 所述管形檢測裝置安裝在所述數控彎管機上，且與所述數控彎管機上的加工管件處同一平 面上；所述管形檢測裝置與所述控制系統連接，利用幾何原理計算出所述管件的回彈角度。
[0007] 所述管形檢測裝置可有多種實現方式，一種優選的實現方式為，所述管形檢測裝 置為一測量距離的傳感器，該傳感器的設置位置也有多種選擇，作為優選，該傳感器安裝在 一支撐裝置上，該支撐裝置設置在所述機頭后方的機架上。
[0008] 進一步，所述支撐裝置由第一伺服電機控制，在彎管和管形檢測過程中保持不動， 從而確保安裝在其上的傳感器的檢測精度。
[0009] 所述管形檢測裝置的另一種優選實現方式為：所述管形檢測裝置包括所述輔夾以 及用來控制該輔夾動作的第二伺服電機，這樣通過輔夾夾持管件和松開管件前后，第二伺 服電機扭矩的變化，即可獲得管件的回彈距離。
[0010] 本發明解決第二個技術問題所采用的技術方案中彎管管形檢測方法包括以下步 驟：
[0011] 1)彎管結束時，所述主夾和輔夾依舊夾緊管件，所述管形檢測裝置測出其與所述 管件的距離Si;
[0012] 2)所述送料小車松開用于夾緊管件的束管夾，并退回至所述管件的末端后方，從 而與所述管件分離，然后再松開所述輔夾，所述管件發生回彈，待回彈結束后管件處于穩定 狀態時，使用所述管形檢測裝置測出其與所述管件的距離s2;
[0013] 3)由步驟1)和2)求出所述管件的回彈距離a，a=S「S2，且檢測過程中，所述彎折 處到所述管形檢測裝置的距離b保持不變；
[0014] 4)記管件的回彈角度為0，利用幾何原理計算出回彈角度0。
[0015] 其中，管形檢測裝置采用上述第一種實現方式時，彎管管形檢測方法包括以下步 驟：
[0016] 1)彎管結束時，所述主夾和輔夾依舊夾緊管件，所述傳感器測出其與所述管件的 距離Si;
[0017] 2)所述送料小車松開用于夾緊管件的束管夾，并退回至所述管件的末端后方，從 而與所述管件分離，然后再松開所述輔夾，所述管件發生回彈，待回彈結束后管件處于穩定 狀態時，使用所述傳感器測出其與所述管件的距離s2;
[0018] 3)由步驟1)和2)求出所述管件的回彈距離a，a=S「S2，且檢測過程中，所述彎折 點到所述傳感器的距離b保持不變；
[0019] 4)記管件的回彈角度為0，利用所述幾何原理計算出回彈角度0。
[0020] 采用上述另一種實現方式時，彎管管形檢測方法包括以下步驟：
[0021] 1)彎管結束時，所述主夾和輔夾依舊夾緊管件,此時輔夾的位置記為A:;
[0022] 2)所述輔夾松開，且所述輔夾后退至不與所述管件接觸而停止，此時所述第二伺 服電機的扭矩接近〇 ;隨后，所述管件在彎折處后方的管段發生回彈，所述第二伺服電機控 制所述輔夾向所述防皺板方向進給，進給到所述管件處時，由于受到所述管件的阻力，所述 第二伺服電機的扭矩發生增大變化，并將變化的信息輸送給所述控制系統，所述控制系統 反饋而使所述輔夾停止進給，此時輔夾的位置記為A2 ;
[0023] 3)記所述輔夾由所述位置&移動到所述位置A2的距離為A3，則所述管件的回彈 距尚a，a=A3 ;
[0024] 4)記管件的回彈角度為0，利用所述幾何原理計算出回彈角度0。
[0025] 其中，所述輔夾的位置是以其行程范圍內的任一點為原始位置，根據計算所述第 二伺服電機的轉動圈數、單圈行程以及所述第二伺服點電機的正反轉信號后對比原始位置 獲得。
[0026] 上述各彎管管形檢測方法中，所述幾何原理為：0 =arcc〇S(b2+b2-a2) /2b2。
[0027] 與現有技術相比，本發明的優點在于：
[0028] 1)在數控彎管機上在線檢測，避免了多次裝夾引起的二次誤差，且方便快捷，適合 批量進行檢測：本發明利用安裝在數控彎管機上的傳感器或數控彎管機上的輔夾檢測回彈 前后，傳感器或輔夾會管件之間的距離變化，即可獲得管件的回彈值，無需將管件卸下后裝 夾到測量儀上，方便快捷，精度高，適合對管件進行批量檢測。
[0029] 2)避免管件多個彎之間誤差的疊加，進一步提高了檢測精度：本發明中，在一個彎 的檢測結束后，送料小車向前進給一定距離，消除了前面彎管時管件直線段被拉長對檢測 產生的干擾，隨后進行新一輪的彎管和檢測，由于各個彎的檢測過程都是獨立的，因此消除 了多個彎檢測誤差之間的置加，提_ 了檢測的精度。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0030] 圖1為本發明中數控彎管機的整體結構和彎管工作狀態示意圖；
[0031] 圖2為本發明中管件在彎管前的狀態示意圖；
[0032] 圖3為本發明中管件在彎管后的狀態以及受回彈力作用示意圖；
[0033] 圖4為本發明實施例1中傳感器的安裝位置示意圖；
[0034] 圖5為本發明實施例1中回彈角0計算原理示意圖。

【具體實施方式】
[0035] 以下結合附圖實施例對本發明作進一步詳細描述。
[0036] 實施例1 :
[0037] 如圖1?5所示，一種彎管管形檢測系統，包括數控彎管機1、管形檢測裝置和對 檢測信息進行處理的控制系統(未示出），本實施例中管形檢測裝置為一測量距離的傳感器 11，如激光測距的傳感器，該傳感器11安裝在數控彎管機1上，與數控彎管機1上的加工管 件8處同一平面上，該傳感器11的輸出連接到對檢測信息進行處理的控制系統的輸入，利 用幾何原理計算出管件8的回彈角度。數控彎管機1包括機架12和機頭10,機架12上設 置有用來固定、推送管件8的送料小車2,該機頭10上設置有與彎管模7配合夾緊管件8的 主夾4以及與防皺板3配合夾持管件8的輔夾6,送料小車2與機頭10之間的機架12上設 置有用來支撐管件8的支撐裝置9,該支撐裝置9使得整根管件8在加工過程中始終處于同 一水平高度，記彎管中管件8的彎折處為0點83,該0點前方為管件的A段81,后方為管件 的B段82。
[0038] 傳感器11在數控彎管機1上的具體安裝位置可有多種選擇，如：可安裝在A段81 附近，A段81附近為數控彎管機1的機頭10,由于機頭10運作過程中旋轉擺動，安裝在機 頭10上會影響傳感器11的精度，且機頭10空間狹小，不便于安裝；又如：可安裝在主夾4 上，此時傳感器11測量的是管件8的A段81，而彎管后管件的A段81會發生異形變化，通 過比較異形管件和回彈前的正常管件與傳感器11之間的距離變化，這樣測得的結果會產 生很大的誤差，影響測量精度；而B段82彎管結束只發生整體角度上的偏離，因此優選的將 傳感器11安裝在管件B段82方向的支撐裝置9上。該支撐裝置9由第一伺服電機控制(未 示出），在彎管和管形檢測過程中保持不動，從而確保安裝在其上的傳感器11的檢測精度。
[0039] 彎管管形檢測過程如下：
[0040] 在管件8結束彎管時，機頭10上的主夾4和輔夾6依舊夾緊管件8,此時傳感器 11測出與管件8B段82的最短距離Si，隨后送料小車2松開用來夾緊管件8束管夾，退回 至與管件8的末端后方，從而與管件8分離，然后松開輔夾6,管件8發生回彈，待回彈結束 后管件8處于穩定狀態時，再通過傳感器11測出與管件8B段82'的距離S2。通過比較兩 次的距離數據，算出管件8的回彈角度及回彈率，反饋給控制系統，從而在下一彎中對彎管 角度進行回彈補償。
[0041] 計算方式如圖5所示，首先測出在回彈前管件8B段82在夾緊狀態下與傳感器11 之間的最短距離Si，隨后在回彈結束后，測出管件8B段82'與傳感器11之間的距離S2，由 此求出管件8的回彈距離a=Sl-S2,管件8在回彈前后，0點83與傳感器11測點之間的距 離b是保持不變的，并且距離足夠長，遠遠大于回彈距離，這樣就構成了一個底邊為a、腰長 為b的等腰三角形，此時圖中的0為管件8的回彈角度。
[0042] 然后利用幾何原理求出管件8的回彈角度0，如：根據余弦定理，在已知三角 形三條邊的情況下，可求出cos 0 = (b2+b2_a2) /2b2,因此回彈角度0 =arccos(b2+b2_a2) /2b2 ;又如：cos 0 = (b2+b2_a2) /2b2，

【權利要求】
1. 一種彎管管形檢測系統，包括數控彎管機、管形檢測裝置和對檢測信息進行處理的 控制系統，其中所述數控彎管機包括機架和機頭，機架上設置有用來固定、推送管件的送料 小車，機頭上設置有與彎管模配合夾緊管件的主夾以及與防皺板配合夾持管件的輔夾，其 特征在于：用來測量管件回彈距離的所述管形檢測裝置安裝在所述數控彎管機上，且與所 述數控彎管機上的加工管件處同一平面上；所述管形檢測裝置與所述控制系統連接，利用 幾何原理計算出所述管件的回彈角度。
2. 根據權利要求1所述的彎管管形檢測系統，其特征在于：所述管形檢測裝置為一測 量距離的傳感器，該傳感器安裝在一支撐裝置上，所述支撐裝置設置在所述機頭后方的機 架上。
3. 根據權利要求2所述的彎管管形檢測系統，其特征在于：所述支撐裝置由第一伺服 電機控制，在彎管和管形檢測過程中保持不動。
4. 根據權利要求1所述的彎管管形檢測系統，其特征在于：所述管形檢測裝置包括所 述輔夾以及用來控制該輔夾動作的第二伺服電機。
5. -種利用權利要求1所述的彎管管形檢測系統的彎管管形檢測方法，其特征在于： 包括以下步驟： 1) 彎管結束時，所述主夾和輔夾依舊夾緊管件，所述管形檢測裝置測出其與所述管件 的距離Si ; 2) 所述送料小車松開用于夾緊管件的束管夾，并退回至所述管件的末端后方，從而與 所述管件分離，然后再松開所述輔夾，所述管件發生回彈，待回彈結束后管件處于穩定狀態 時，使用所述管形檢測裝置測出其與所述管件的距離S2 ; 3) 由步驟1)和2)求出所述管件的回彈距離a，a=SrS2，且檢測過程中，所述彎折處到 所述管形檢測裝置的距離b保持不變； 4) 記管件的回彈角度為e，利用幾何原理計算出回彈角度0。
6. -種利用權利要求2或3所述的彎管管形檢測系統的彎管管形檢測方法，其特征在 于：包括以下步驟： 1) 彎管結束時，所述主夾和輔夾依舊夾緊管件，所述傳感器測出其與所述管件的距離 S1； 2) 所述送料小車松開用于夾緊管件的束管夾，并退回至所述管件的末端后方，從而與 所述管件分離，然后再松開所述輔夾，所述管件發生回彈，待回彈結束后管件處于穩定狀態 時，使用所述傳感器測出其與所述管件的距離S2 ; 3) 由步驟1)和2)求出所述管件的回彈距離a，a=SrS2，且檢測過程中，所述彎折點到 所述傳感器的距離b保持不變； 4) 記管件的回彈角度為e，利用所述幾何原理計算出回彈角度0。
7. -種利用權利要求4所述的彎管管形檢測系統的彎管管形檢測方法，其特征在于： 包括以下步驟： 1) 彎管結束時，所述主夾和輔夾依舊夾緊管件，此時輔夾的位置記為A:; 2) 所述輔夾松開，且所述輔夾后退至不與所述管件接觸而就停止，此時所述第二伺服 電機的扭矩接近為0 ;隨后，所述管件在彎折處后方的管段發生回彈，所述第二伺服電機控 制所述輔夾向所述防皺板方向進給，進給到接觸所述管件處時，由于受到所述管件的阻力， 所述第二伺服電機的扭矩發生增大變化，并將變化的信息輸送給所述控制系統，所述控制 系統反饋而使所述輔夾停止進給，此時輔夾的位置記為a2 ; 3) 記所述輔夾由所述位置Ai移動到所述位置A2的距離為A3，則所述管件的回彈距離 Bj B-Ag ； 4) 記管件的回彈角度為e，利用所述幾何原理計算出回彈角度0。
8. 根據權利要求7所述的彎管管形檢測方法，其特征在于：所述輔夾的位置是以其行 程范圍內的任一點為原始位置，根據計算所述第二伺服電機的轉動圈數、單圈行程以及所 述第二伺服點電機的正反轉信號后對比原始位置獲得。
9. 根據權利要求5或7所述的彎管管形檢測方法，其特征在于：所述幾何原理為： Q =arccos(b2+b2_a2) /2b2〇
10. 根據權利要求6所述的彎管管形檢測方法，其特征在于：所述幾何原理為： Q =arccos(b2+b2_a2) /2b2〇
【文檔編號】B21D7/12GK104368632SQ201310359175
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月16日 優先權日:2013年8月16日
【發明者】陸志偉 申請人:寧波鉅智自動化裝備有限公司