CN108414098A - 一种快速绘制热处理温度极坐标图的方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了热处理数据记录领域的一种快速制作热处理温度极坐标图的方法及其装置。该方法利用corexy机构实现了纤维笔在xy平面的移动，从而在记录温度的极坐标纸上绘制出温度曲线。具体的移动量根据需要的温度曲线按照相应的后置处理算法进行计算。该后置处理算法依赖于对坐标纸的标定和我们所设计的用于辅助corexy机构绘图的平台装置。这种平台装置包含了对corexy机构的支撑部分、对坐标纸的定位元件和位置标定部分。本发明提供的绘图方法及装置可以快速的绘制热处理的极坐标温度曲线，所采用笔具为纤维笔，具有较高的逼真度与准确度。
Description
技术领域
本发明涉及热处理数据记录领域，具体涉及一种快速绘制热处理温度极坐标图的方法及其装置。
背景技术
在对金属热处理中，为了实现对热处理温度的反馈，现在行业中利用园图记录仪作为专门的记录仪器。该仪器利用传感器将炉内温度进行实时采样，通过一套嵌入式硬件调理、放大，进而转换成步进舵机的旋转量，通过齿轮机构将步进舵机的旋转量转化为笔尖的位移；打印出温度曲线图；来实现对温度的实时记录。
在热处理数据处理中，呈现的曲线图需要采用专门的坐标纸和纤维笔；所以不能采用普通的喷墨打印机或是激光打印机，所以专门使用的园图记录仪来实现温度曲线的记录。而园图记录仪由于永久储存数据的能力不高，所以它只能根据热传感器实时采集来的数据，进行实时打印。热处理持续一般长达数小时，园图记录仪要实时打印出温度曲线图的话，就得和热处理一致，这样导致园图记录仪始终保持工作，如果需要观看局部数据时，将是一个比较麻烦的事情。现在同一个热处理炉子里面有多个样品需要多张图纸的情形，如果样品配备一个园图记录仪的话，其成本会很高，当不需要实时记录，只做数据分析的话，在使用圆图记录仪来打印数据，以及分析数据都将是一个比较庞杂的工作。所以如何提高热处理数据的温度曲线图绘制将是行业急需解决的事情。
发明内容
本发明提供一种快速绘制热处理温度极坐标图的方法，解决现在采用园图记录仪的方式来对温度曲线打印导致效率低的问题。
为了解决上述问题，本申请提供如下技术方案：一种快速绘制热处理温度极坐标图的方法包括如下步骤：步骤一：采用传感器或导入模拟数据的方式将数据存储到计算机存储器中；
步骤二：读取计算机存储器的数据到数据处理软件中，所述数据处理软件中包括数据转换控件，数据转换控件将温度值通过后处理算法得到坐标数据；
步骤三：将坐标纸放置在corexy机构对应的操作台上；将纤维笔固定安装在corexy机构的移动臂上；
步骤四：对corexy机构进行调试，确保纤维笔的笔尖处于坐标纸的起始位置；
步骤五：将坐标数据传输到corexy机构的控制芯片中，形成纤维笔的移动路径；
步骤六：选取需要打印到坐标纸上的温度区间；
步骤七：控制芯片根据路径数据控制两个舵机，带动corexy机构绘制出需要的温度曲线。
进一步，为了适应对移动臂更好的路径规划，所述的后置处理算法，按照如下公式计算：其中：θ为温度T对应的角度位置；其中，R为坐标纸半径是使用的已知数据；所述移动臂的中心在坐标系内位置为(x1,y1)，其位置的坐标满足ξ＝aT+b的计算，常数a和b可以通过实验测定。
进一步，步骤三所述的坐标纸幅面小于Φ30mm，由于采用上述方法，改变了传统的实时打印方式，节约了纸张，采用的坐标纸的幅面就可以小于Φ30mm也能满足要求。
本方法的优点在于：本方法完全摒弃传统的园图仪对温度曲线的绘制，本方式是预先采集将数据在计算机中先进行处理，然后生成绘制的坐标曲线图，最后才将坐标曲线传给corexy机构，通过纤维笔绘制出曲线。这样从根本上解决了采用园图仪绘制耗时长的问题。由于数据通过了预先处理，最后才将曲线图一次性绘制成功，也可以从根本上解决了园图仪容易导致数据冗余的问题。
为了更好的配合本方法，本申请还提供一种绘制装置，包括corexy机构和固定机构，所述corexy机构包括安装在滑动架上的X运动轴和Y运动轴，所述X运动轴和Y运动轴正交滑动连接在滑动架上，X运动轴和Y运动轴分别通过一个舵机带动，所述X运动轴上固定连接一纤维笔，所述固定机构包括固定台和中心板；所述固定台位于纤维笔正下方，所述中心板卡接在固定台上，中心板上固定有坐标纸。
进一步，为了简化固定装置，使得该固定装置能够实现更好的定位，所述固定台为L形板，所述中心板上表面设置有初始位置定位靶。
最后，用于记录热处理过程温度的园图记录仪由于其特殊的机械结构，其记录的温度曲线类似于极坐标中的记录方式。旋转轴的角度代表了热处理过程所经历的时间，而极径方向表示的是对应时刻的温度值，为方便以后数据分析的统一和便于绘制，所述坐标纸极径方向为一段圆弧，其曲率半径为R103mm。
附图说明
图1为本申请绘制装置的结构示意图；
图2为本申请的绘制方法的流程示意图；
图3为极坐标纸的部分结构示意图；
图4为分析极坐标记录温度曲线的坐标图；
图5为在极坐标纸上的记录温度曲线的示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式进一步详细的说明：
如图1所示，为了实现快速绘制热处理温度极坐标图的方法的装置，包括corexy机构1和固定机构，corexy机构1包括安装在滑动架上的X运动轴和Y运动轴，X运动轴和Y运动轴正交滑动连接在滑动架上，X运动轴2和Y运动轴分别通过一个舵机3带动，X运动轴2上固定连接一纤维笔5，固定机构包括固定台4和中心板6；固定台4位于纤维笔5正下方，中心板6卡接在固定台4上，中心板6上固定有坐标纸7。
如图3所示极坐标纸的结构示意图，由于记录的温度曲线类似于极坐标中的记录方式。旋转轴的角度代表了热处理过程所经历的时间，而极径方向表示的是对应时刻的温度值。由于这种差异，对于同一时刻而言，当温度不为零时，在坐标系中表示该温度的实际位置会存在偏差。而当温度值越高，这种偏差越大，因此不能使用普通的极坐标对温度记录进行建模，必须考虑极径曲率的影响，所以本实施例选取的坐标纸极径方向为一段圆弧，其曲率半径为R103mm。
在操作时候，将坐标纸7置于corexy机构1的坐标系中，将坐标纸定位到corexy机构1的中心板6上。Corexy机构置于L形板的台阶上，保证纤维笔与坐标纸平面齐平。
如图2和图4所示，在绘制装置上绘制温度曲线的步骤如下：
步骤一，采用传感器或导入模拟数据到计算机存储器中；
步骤二，读取计算机存储器的数据到数据处理软件中，选定设计温度区间，可多次选取，来判断温度的变化情况的客观性，数据处理软件中包括数据转换控件，数据转换控件将温度数据进行后处理算法，再将其转换成坐标数据；其中的后置处理算法按照如下公式计算：其中：θ为温度T对应的角度位置，移动臂的中心在坐标系内位置为(x1,y1)；其位置的坐标满足ξ＝aT+b的计算，其中：常数a和b可以通过实验测定，其中，R为坐标纸半径是使用的已知数据。
举出实际应用例子，根据纸张大小，如旋转坐标纸半径R为14mm，测得a为2，b为3；而T是实际温度，如果当例子中的温度T值为200℃时候，那么ξ就为403，γ为11.88mm；θ经过测量为15°，为一个固定值。
那么这样对于的坐标(x,y)就可以根据公式得到，如上述例子其坐标值为：(-11.50，2.17)mm。依次换算最终得到一个完整的曲线，就可以通过corexy机构绘制出曲线。
步骤三，将坐标纸放置在corexy机构对应的操作台上；将纤维笔固定安装在corexy机构的移动臂上；
步骤四，对corexy机构进行调试，确保纤维笔的笔尖处于坐标纸的起始位置；步骤五，将坐标数据传输到corexy机构的控制芯片中，形成纤维笔的移动路径；步骤六，选取需要打印到坐标纸上的温度区间；步骤七，控制芯片根据路径数据控制两个舵机，带动corexy机构绘制出需要的温度曲线(如图5所示)。
作图结束后，人工判断所做的图像是否符合要求，如果不符合要求，则返回迭代。位置标定不合格就重新标定位置，曲线设计不合格则重新设计曲线。如果所做图像合格，则结束流程，完成一次作图。
对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。
Claims (7)
1.一种快速绘制热处理温度极坐标图的方法：其特征在于：包括如下步骤：
步骤一：采用传感器或导入模拟数据的方式将数据存储到计算机存储器中；
步骤二：读取计算机存储器的数据到数据处理软件中，所述数据处理软件中包括数据转换控件，数据转换控件将温度值通过后处理算法得到坐标数据；
步骤三：将坐标纸放置在corexy机构对应的操作台上；将纤维笔固定安装在corexy机构的移动臂上；
步骤四：对corexy机构进行调试，确保纤维笔的笔尖处于坐标纸的起始位置；
步骤五：将坐标数据传输到corexy机构的控制芯片中，形成纤维笔的移动路径；
步骤六：选取需要打印到坐标纸上的温度区间；
步骤七：控制芯片根据路径数据控制两个舵机，带动corexy机构绘制出需要的温度曲线。
2.根据权利要求1所述的快速绘制热处理温度极坐标图的方法，其特征在于：所述的后置处理算法，按照如下公式计算：其中：θ为温度T对应的角度位置，R为坐标纸半径是使用的已知数据。
3.根据权利要求2所述的快速绘制热处理温度极坐标图的方法，其特征在于：所述移动臂的中心在坐标系内位置为(x1,y1)；其位置的坐标满足ξ＝aT+b的计算，常数a和b直接通过实验测定。
4.根据权利要求3所述的快速绘制热处理温度极坐标图的方法，其特征在于：步骤三所述的坐标纸幅面小于Φ30mm。
5.一种根据权利要求4所述的快速绘制热处理温度极坐标图方法的绘制装置，包括corexy机构和固定机构，所述corexy机构包括安装在滑动架上的X运动轴和Y运动轴，所述X运动轴和Y运动轴正交滑动连接在滑动架上，X运动轴和Y运动轴分别通过一个舵机带动，其特征在于：所述X运动轴上固定连接一纤维笔，所述固定机构包括固定台和中心板；所述固定台位于纤维笔正下方，所述中心板卡接在固定台上，中心板上固定有坐标纸。
6.根据权利要求5所述的绘制装置，其特征在于：所述固定台为L形板，所述中心板上表面设置有初始位置定位靶。
7.根据权利要求6所述的绘制装置，其特征在于：所述坐标纸极径方向为一段圆弧，其曲率半径为R103mm。
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