CN111531026A - 一种渐进成形系统 - Google Patents

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    • B21D31/00—Other methods for working sheet metal, metal tubes, metal profiles
    • B21D31/005—Incremental shaping or bending, e.g. stepwise moving a shaping tool along the surface of the workpiece

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Abstract

本发明提供了一种渐进成形系统，包括：渐进成形设备和调整修补模块，所述调整修补模块嵌入渐进成形设备的控制系统中；渐进成形设备至少包括控制系统和渐进成形头，零件生产时控制系统控制渐进成形头对其分层成形；所有层成形时还具有修补步骤，所述调整修补模块对当前层的作业情况进行调整修补，上一层调整修补合格之后控制系统才控制渐进成形头进行下一层作业。本发明在常规渐进成形系统的基础上增加当前层的二次修正，提高零件密实度和平整度。

Description

一种渐进成形系统
技术领域
本发明涉及渐进成形领域，尤其涉及一种渐进成形系统。
背景技术
渐进成形是一种板料柔性加工方法，它将板料成形技术和数控技术相结合， 实现板材的数字化柔性生产。该技术在材料加工领域引入了“分层制造”思想，通过数控程序控制成形渐进成形头沿设定轨迹运动，逐层形成零件的三维结构，实现材料的塑性成形。
由于现有渐进成形系统通常是依照设定轨迹运动，如若遇到成形渐进成形头不出料、成形渐进成形头一瞬间料量挤出过多造成溢出、渐进成形头运动中颤动引起物料堆积等，均易造成零件不密实，影响零件的使用寿命。
有鉴于此，有必要对现有的渐进成形予以改进，以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种渐进成形系统，在常规渐进成形系统的基础上增加当前层的二次修正，提高零件密实度和平整度。
实现本发明目的的技术方案如下：
一种渐进成形系统，包括：渐进成形设备和调整修补模块，所述调整修补模块嵌入渐进成形设备的控制系统中；
渐进成形设备至少包括控制系统和渐进成形头，零件生产时控制系统控制渐进成形头对其分层成形；
所有层成形时还具有修补步骤，所述调整修补模块对当前层的作业情况进行调整修补，上一层调整修补合格之后控制系统才控制渐进成形头进行下一层作业。
本发明在常规渐进成形系统的基础上增加当前层的二次修正，提高零件密实度和平整度。
作为本发明的进一步改进，所述调整修补模块包括：
采集单元，渐进成形头完成当前层的作业后控制单元立即控制渐进成形头退回至初始位置，接下来采集单元从不同方向采集当前层的多张图像；
处理单元，采集单元把图像实时传输给处理单元，处理单元根据多张图像模拟出当前层的三维图像，根据三维图像计算出病害区域，以病害区域为基准再确定病害处理路径，所述处理单元把病害处理路径发送给控制单元；
控制单元，控制渐进成形头调整当前层的所有病害区域。
作为本发明的进一步改进，所述处理单元处理多张图像并得到病害处理路径的过程是：先确定当前层所属区域的病害点，再确定合理的病害区域，紧接着构造病害列表，随后选择渐进成形头处理病害区域的最优起点，最后确定病害处理路径。
作为本发明的进一步改进，所述病害处理路径由运动轨迹初确定和运动轨迹平滑处理两部分组成，先初步确定运动轨迹，然后才对运动轨迹平滑处理。
作为本发明的进一步改进，由于当前层的不规则形状和边沿线条复杂，划分多个小区域来整体覆盖当前层所属区域的技巧来确定当前层所属区域的病害点，具体为：采集单元拍摄的多张当前层图像传输到处理单元，处理单元从初始输入出发开始进入小区域划分模式，先把多张图像整合成当前层三维图像，然后把三维图像划分成多个小区域，该小区域是通过距离矩阵获得的，距离矩阵通过当前层三维图像的距离变换得到。按照零件的病害标准在每个小区域的距离矩阵中逐一寻找可能存在病害点，所有小区域可能存在的病害点构成所有初筛病害点，在所有初筛病害点中再次筛选出准确病害点。
作为本发明的进一步改进，基于距离矩阵和准确病害点，利用牛耕行走方式去覆盖两个以上病害点，这样既可以保证小区域内病害点被覆盖同时可以最大限度优化病害区域的总面积；牛耕行走方式减少了计算的复杂度同时对于最终病害区域的长度来说也是最小。
作为本发明的进一步改进，根据病害列表和最优起点，采用路径算法计算出一条从最优起点到整个病害点的最近路径。
作为本发明的进一步改进，对最近路径还进行了平滑处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明在常规渐进成形系统的基础上增加当前层的二次修正，提高零件密实度和平整度。
附图说明
图1为渐进成形系统的原理框图；
图2为零件制造流程图。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
实施例1：
本实施例公开了一种渐进成形系统，如图1所示，包括：渐进成形设备和调整修补模块，调整修补模块嵌入渐进成形设备的控制系统中；渐进成形设备至少包括控制系统和渐进成形头，零件生产时控制系统控制渐进成形头对其分层成形；所有层成形时还具有修补步骤，调整修补模块对当前层的作业情况进行调整修补，上一层调整修补合格之后控制系统才控制渐进成形头进行下一层作业。
本实施例在常规渐进成形系统的基础上增加当前层的二次修正，提高零件密实度和平整度。
需要说明的是，本实施例的核心是在原有渐进成形设备的基础上增加调整修补模块，调整修补模块的计算部分以软件形式嵌入原有渐进成形设备的软件中，如图2所示，本实施例只需把渐进成形头更换成适用于本系统的新工具头即可修补调整当前层并且进行下一层作业，并未对原有渐进成形设备的其他零件做改变。
本实施例的调整修补模块包括：采集单元，渐进成形头完成当前层的作业后控制单元立即控制渐进成形头退回至初始位置，接下来采集单元从不同方向采集当前层的多张图像；
处理单元，采集单元把图像实时传输给处理单元，处理单元根据多张图像模拟出当前层的三维图像，根据三维图像计算出病害区域，以病害区域为基准再确定病害处理路径，处理单元把病害处理路径发送给控制单元；
控制单元，控制渐进成形头调整当前层的所有病害区域。
处理单元处理多张图像并得到病害处理路径的过程是：先确定当前层所属区域的病害点，再确定合理的病害区域，紧接着构造病害列表，随后选择渐进成形头处理病害区域的最优起点，最后确定病害处理路径。具体的，病害处理路径由运动轨迹初确定和运动轨迹平滑处理两部分组成，先初步确定运动轨迹，然后才对运动轨迹平滑处理。根据病害列表和最优起点，采用路径算法计算出一条从最优起点到整个病害点的最近路径。对最近路径还进行了平滑处理。
由于当前层的不规则形状和边沿线条复杂，划分多个小区域来整体覆盖当前层所属区域的技巧来确定当前层所属区域的病害点，具体为：采集单元拍摄的多张当前层图像传输到处理单元，处理单元从初始输入出发开始进入小区域划分模式，先把多张图像整合成当前层三维图像，然后把三维图像划分成多个小区域，该小区域是通过距离矩阵获得的，距离矩阵通过当前层三维图像的距离变换得到。按照零件的病害标准在每个小区域的距离矩阵中逐一寻找可能存在病害点，所有小区域可能存在的病害点构成所有初筛病害点，在所有初筛病害点中再次筛选出准确病害点。
基于距离矩阵和准确病害点，利用牛耕行走方式去覆盖两个以上病害点，这样既可以保证小区域内病害点被覆盖同时可以最大限度优化病害区域的总面积；牛耕行走方式减少了计算的复杂度同时对于最终病害区域的长度来说也是最小。
实施例2：
实施例1的调整修补模块基于调整修补方法，调整修补方法主要包括以下七个步骤：渐进成形头回归坐标原点、确定当前层所属区域的病害点、确定合理的病害区域、构造病害列表、选择渐进成形头处理病害区域的最优起点、二次设定渐进成形头的运动轨迹、平滑处理运动轨迹，流程中各步骤的具体操作如下：
1)渐进成形头回归坐标原点
对于现有的渐进成形设备完成当前层的作业后，渐进成形设备的渐进成形头退回至初始位置。把这个初始位置作为渐进成形头运动轨迹的初始输入，以初始输入为起点、按照既定方向开始确定病害点。
2)确定当前层所属区域的病害点
由于当前层的不规则形状和边沿线条复杂，本步骤提出一种划分多个小区域来整体覆盖当前层所属区域的，
相机拍摄的多张当前层图像传输到系统，系统从初始输入出发开始进入小区域划分模式，先把多张图像整合成当前层三维图像，然后把三维图像划分成多个小区域，该小区域是通过距离矩阵获得的，距离矩阵通过当前层三维图像的距离变换得到。按照零件的病害标准在每个小区域的距离矩阵中逐一寻找可能存在病害点，所有小区域可能存在的病害点构成所有初筛病害点，在所有初筛病害点中再次筛选出准确病害点。
3)确定合理的病害区域
基于上一步骤确定的距离矩阵和准确病害点，利用牛耕行走方式去覆盖两个以上病害点，这样既可以保证小区域内病害点被覆盖同时可以最大限度优化病害区域的总面积。牛耕行走方式减少了计算的复杂度同时对于最终病害区域的长度来说也是最小。
4)构造病害列表
将当前层准确病害点对应的病害区域构建成病害列表，所谓病害点就是在小区域周围存在黑点、凸起或凹点，在移动渐进成形头覆盖过程中或许会产生很多病害点，构造病害列表能降低基于病害区域的路径计算复杂度。
5)选择渐进成形头处理病害区域的最优起点
上一步骤中已经建立好病害列表，选择不同的病害点作为起点，当移动渐进成形头在不同起点模拟运动过程中遇到迂回线路、障碍物点或者已经覆盖过的点，会选择下一个病害点重新作为起点开始上述动作。当某一病害点为起点、模拟出移动渐进成形头可经过所有病害点后，终止当前操作，将此病害点作为最优起点，并且从上述最终构建的关键点列表中寻找到距离最优起点最近的一个病害点，这个过程可以使用常见的计算两点之间的欧式距离，曼哈顿距离，或者利用距离传播算法来找到这个病害点。
6)二次设定渐进成形头的运动轨迹
根据病害列表和最优起点，采用路径算法计算出一条从最优起点到整个病害点的最近路径。
7)平滑处理运动轨迹
上述的最近路径并不是最终行走路径，为了尽可能减少路径长度需要对这条路径进行平滑处理，处理流程如下：
在利用A*寻路算法得到的路径P＝[Z1，Z2，Z3……Zn]列表上对相距最远的点进行可视性判断即可不可直达，如果可以那就以这个点为最终的路径上的点构造平滑列表P’，直到迭代完成最终得到平滑路径P′＝[Z1′，Z2′，Z3′……Zk′]列表。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实施例的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实施例的保护范围，凡未脱离本实施例技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实施例的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (8)

1.一种渐进成形系统，其特征在于，包括：渐进成形设备和调整修补模块，所述调整修补模块嵌入渐进成形设备的控制系统中；
渐进成形设备至少包括控制系统和渐进成形头，零件生产时控制系统控制渐进成形头对其分层成形；
所有层成形时还具有修补步骤，所述调整修补模块对当前层的作业情况进行调整修补，上一层调整修补合格之后控制系统才控制渐进成形头进行下一层作业。
2.根据权利要求1所述的渐进成形系统，其特征在于，所述调整修补模块包括：
采集单元，渐进成形头完成当前层的作业后控制单元立即控制渐进成形头退回至初始位置，接下来采集单元从不同方向采集当前层的多张图像；
处理单元，采集单元把图像实时传输给处理单元，处理单元根据多张图像模拟出当前层的三维图像，根据三维图像计算出病害区域，以病害区域为基准再确定病害处理路径，所述处理单元把病害处理路径发送给控制单元；
控制单元，控制渐进成形头调整当前层的所有病害区域。
3.根据权利要求2所述的渐进成形系统，其特征在于，所述处理单元处理多张图像并得到病害处理路径的过程是：先确定当前层所属区域的病害点，再确定合理的病害区域，紧接着构造病害列表，随后选择渐进成形头处理病害区域的最优起点，最后确定病害处理路径。
4.根据权利要求3所述的渐进成形系统，其特征在于，所述病害处理路径由运动轨迹初确定和运动轨迹平滑处理两部分组成，先初步确定运动轨迹，然后才对运动轨迹平滑处理。
5.根据权利要求3所述的渐进成形系统，其特征在于，由于当前层的不规则形状和边沿线条复杂，划分多个小区域来整体覆盖当前层所属区域的技巧来确定当前层所属区域的病害点，具体为：采集单元拍摄的多张当前层图像传输到处理单元，处理单元从初始输入出发开始进入小区域划分模式，先把多张图像整合成当前层三维图像，然后把三维图像划分成多个小区域，该小区域是通过距离矩阵获得的，距离矩阵通过当前层三维图像的距离变换得到；
按照零件的病害标准在每个小区域的距离矩阵中逐一寻找可能存在病害点，所有小区域可能存在的病害点构成所有初筛病害点，在所有初筛病害点中再次筛选出准确病害点。
6.根据权利要求5所述的渐进成形系统，其特征在于，基于距离矩阵和准确病害点，利用牛耕行走方式去覆盖两个以上病害点，这样既可以保证小区域内病害点被覆盖同时可以最大限度优化病害区域的总面积；牛耕行走方式减少了计算的复杂度同时对于最终病害区域的长度来说也是最小。
7.根据权利要求3所述的渐进成形系统，其特征在于，根据病害列表和最优起点，采用路径算法计算出一条从最优起点到整个病害点的最近路径。
8.根据权利要求7所述的渐进成形系统，其特征在于，对最近路径还进行了平滑处理。
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