CN111633057B - 一种左右倾动态矫直方法 - Google Patents

一种左右倾动态矫直方法 Download PDF

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    • B21D1/02—Straightening, restoring form or removing local distortions of sheet metal or specific articles made therefrom; Stretching sheet metal combined with rolling by rollers
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Abstract

本发明公开一种左右倾动态矫直方法，该方法包括：根据板型仪到板材表面的距离绘制等不平度曲线，所述等不平度曲线有多条；利用重心公式求取各等不平度曲线第一重心坐标；根据各等不平度曲线第一重心坐标计算各等不平度曲线对应的矫直辊倾斜值；确定当前矫直辊所在的等不平度曲线；根据等不平度曲线对应的矫直辊倾斜值调整矫直辊，对板材进行矫直；跳转至确定当前矫直辊所在的等不平度曲线步骤，直至板材矫直完成。本发明通过对矫直辊参数的动态调整，能够提高对板材的矫直精度。

Description

一种左右倾动态矫直方法
技术领域
本发明涉及板材矫直技术领域，特别是涉及一种左右倾动态矫直方法。
背景技术
金属板材特别是复合板、特种金属板等，由于生产工艺原因，内部残余应力不能充分释放，导致各种板型缺陷，现有矫直工艺无法根据板材缺陷针对性动态调整，实现矫直工艺与板型缺陷的精密吻合，无法满足高精度矫直需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种左右倾动态矫直方法，动态调整矫直工艺，实现矫直工艺与板型缺陷精密吻合。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种左右倾动态矫直方法，包括：
根据板型仪到板材表面的距离绘制等不平度曲线，所述等不平度曲线有多条；
利用重心公式求取各所述等不平度曲线第一重心坐标；
根据各所述等不平度曲线第一重心坐标计算各所述等不平度曲线对应矫直辊倾斜值；
确定当前矫直辊所在的等不平度曲线；
根据所述等不平度曲线对应的矫直辊倾斜值调整矫直辊，对板材进行矫直；
跳转至确定当前矫直辊所在等不平度曲线步骤，直至板材矫直完成。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过板材等不平度曲线，求取各等不平度曲线重心坐标，从而得到每条曲线对应的矫直辊倾斜值，再根据矫直辊位于的等不平度曲线调整矫直辊倾斜值，实现了根据板材缺陷特征动态调整矫直参数，从而提高矫直精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明的方法流程图；
图2本发明测定板材不平度h的示意图；
图3本发明等不平度曲线近似为不规则N边形示意图；
图4本发明计算R和
Figure BDA0002491232640000021
的方法流程图；
图5本发明矫直辊右倾示意图；
图6本发明矫直辊左倾示意图；
图7本发明全封闭式等不平度曲线图；
图8本发明半封闭式等不平度曲线图；
图9本发明全不封闭式等不平度曲线图。
其中，E—板型仪，F—基准面，M—矫直方向，G—标准线，H-头部，
J—尾部，O—区域，P—等不平度曲线编号。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种左右倾动态矫直方法，动态调整矫直工艺，实现矫直工艺与板型缺陷精密吻合。
为使本发明目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，一种左右倾动态矫直方法，包括：
步骤101：根据板型仪到板材表面的距离绘制等不平度曲线,所述等不平度曲线有多条；
步骤102：利用重心公式求取各所述等不平度曲线第一重心坐标；
步骤103：根据各所述等不平度曲线第一重心坐标计算各所述等不平度曲线对应矫直辊倾斜值；
步骤104：确定当前矫直辊所在等不平度曲线；
步骤105：将矫直辊矫直参数调整为所述等不平度曲线对应的矫直辊倾斜值；
步骤106：跳转至步骤“确定当前矫直辊所在的等不平度曲线”，直至板材矫直完成。
其中，步骤101具体包括：
如图2所示，获取板型仪到板材基准面距离Ha，利用板型仪沿着板材表面每隔定值Δx测量一次板型仪到所述板材表面距离Hb，计算Ha与Hb的差值h，h为板材不平度，将h的最大值定义为hmax，h的最小值定义为hmin；以定值Δh为间隔将hmin到hmax划分为多个数值范围，将处于同一数值范围的测量点绘制成一条等不平度曲线，以板型仪初始测量点为原点，沿板材宽度方向为x轴，沿板材长度方向为y轴建立二维坐标系，用于标出位于同一等不平度曲线的所有测量点的二维坐标。
步骤102具体包括：
如图3所示，将等不平度曲线近似为不规则N边形，选取不规则N边形的一个顶点，将顶点分别与所有非相邻顶点连结，将不规则N边形分为N-2个三角采形用；公式cx＝(x1+x2+x3)/3；cy＝(y1+y2+y3)/3分别计算N-2个三角形的重心坐标，其中，cx为每一个三角形重心坐标的横坐标，cy为每一个三角形重心坐标的纵坐标，x1、x2、x3为每一个三角形三个顶点的横坐标，y1、y2、y3为每一个三角形三个顶点的纵坐标；采用公式s＝[(x2-x1)*(y3-y1)-(x3-x1)*(y2-y1)]/2分别计算N-2个三角形的面积，其中s为每一个三角形的面积，x1、x2、x3为每一个三角形三个顶点的横坐标，y1、y2、y3为每一个三角形三个顶点的纵坐标；根据所述重心坐标和面积计算等不平度曲线第一重心坐标，具体方法为：
采用公式
Figure BDA0002491232640000031
计算等不平度曲线第一重心坐标，其中，x为第一重心坐标横坐标，y为第一重心坐标纵坐标，cx[i]为第i个三角形重心坐标的横坐标，cy[i]为第i个三角形重心坐标的纵坐标，s[i]为第i个三角形面积。
步骤103即为根据重心的分布状况判断板材缺陷的位置，通过将矫直辊进行倾斜，使矫直辊的最高点与板材缺陷重心位于同一垂直线上，进而对板材进行矫直，具体步骤为：
获取弯辊量pr、矫直辊实际长度L和板材宽度b，其中，矫直辊辊高h2等于pr；由于初始矫直辊最高点位于矫直辊正中央，因此获取矫直辊最高点位置以及矫直辊左右端点，令三点为A、B、C，取其中两点A、B作中垂线，取另两点A、C(或B、C)作中垂线，两条中垂线的交点即为圆心，由此形成半径为R、圆心角为
Figure BDA0002491232640000041
的扇形，如图5和图6所示；然后依次进行步骤：(a)建立所述扇形关于h2、R和
Figure BDA0002491232640000042
的数学关系式，并将辊高h2代入所述数学关系式，计算R和
Figure BDA0002491232640000043
(b)根据等不平度曲线第一重心坐标、R、
Figure BDA0002491232640000044
和b，计算等不平度曲线第二重心坐标；(c)根据所述第二重心坐标计算矫直辊倾斜值。
其中，步骤(a)方法为：
根据图5和图6可以得到关于h2、R和
Figure BDA0002491232640000045
的数学关系式为：
Figure BDA0002491232640000046
Figure BDA0002491232640000047
其中，Li为矫直辊长度，h2为辊高，R为扇形半径，
Figure BDA00024912326400000417
为扇形圆心角的一半；
上述公式(1)(2)计算的具体过程如图4所示：初始给定
Figure BDA00024912326400000418
将
Figure BDA00024912326400000419
代入
Figure BDA0002491232640000048
求得与
Figure BDA0002491232640000049
对应的R，再将R、
Figure BDA00024912326400000410
代入式
Figure BDA00024912326400000411
求得对应的矫直辊长度Li，判断Li-L的差值是否在取值范围±ΔL之内，如果在则输出R、
Figure BDA00024912326400000412
否则每隔
Figure BDA00024912326400000413
确定一个
Figure BDA00024912326400000414
值，跳转至步骤“判断Li-L的差值是否在取值范围±ΔL之内”，直至输出R、
Figure BDA00024912326400000415
步骤(b)方法为：在板材咬入矫直辊过程中，板材重心与矫直辊中心重合，以矫直辊的最左端为坐标轴原点时，板材缺陷位置重心横坐标x会相对于矫直辊发生改变，纵坐标不变，所以设所述等不平度曲线第一重心坐标为(x,y)，等不平度曲线第二重心坐标为(x',y)，
根据图5和图6可以得到：
Figure BDA00024912326400000416
Figure BDA0002491232640000051
x'＝x+l (5)
采用上述公式(3)(4)(5)计算等不平度曲线第二重心坐标的横坐标，其中，R为扇形半径，
Figure BDA0002491232640000058
为扇形圆心角的一半，I为矫直辊宽度，b为板材宽度，l为第一重心坐标横坐标x的位移改变量，x'为第二重心坐标横坐标。
步骤(c)方法为：
首先，根据图5和图6可以得到：
Figure BDA0002491232640000052
Figure BDA0002491232640000053
采用上述公式(6)、(7)计算矫直辊倾斜值，其中，H1为矫直辊最左端上升或下降的值，R为扇形半径，h2为辊高，x'为第二重心坐标横坐标，I为矫直辊宽度，H2为矫直辊最右端上升或下降的值，
然后判断x'与
Figure BDA0002491232640000054
的大小关系：
若
Figure BDA0002491232640000055
矫直辊右倾，H1为负值,H2为正值；若
Figure BDA0002491232640000056
时，矫直辊不发生倾斜，H1、H2值为零；若
Figure BDA0002491232640000057
时，矫直辊左倾，H1为正值，H2为负值；其中负值代表方向向上，正值代表方向向下。
步骤104至106的具体参数设置方法为：
(1)当等不平度曲线图为全封闭状态时，如图7所示，沿着板材表面于每一条等不平度曲线初始咬入点和矫直结束点上各绘制一条标准线，G代表标准线，由此可绘制2n条标准线，n为等不平度曲线的数量，这2n条标准线将等不平度曲线图划分为2n-1个区域；当板材的头部先进入矫直辊时，作用到1～n区域之间的矫直辊参数设定为1#～n#等不平度曲线对应的倾斜值，逐渐作用到n+1～2n-1区域之间的矫直辊的参数设定为(n-1)#～1#等不平度曲线对应的倾斜值；当板材的尾部先进入矫直辊时，作用到2n-1～n+1区域之间的矫直辊的参数设定为1#～(n-1)#等不平度曲线对应的倾斜值，逐渐作用到n～1区域之间的矫直辊的参数设定为n#～1#等不平度曲线对应的倾斜值。
(2)当等不平度曲线图为部分封闭或全不封闭状态时，部分封闭状态如图8所示，全不封闭状态如图9所示，在封闭的等不平度曲线初始咬入点和矫直结束点各绘制一条标准线，不封闭等不平度曲线只在其初始咬入点绘制一条标准线。若总绘制m(m≥n)条标准线，则可划分为m个区域，当等不平度曲线图为全不封闭状态时，m＝n。当板材头部先进入矫直辊时，作用到1～n区域之间的矫直辊参数设定为1#～n#等不平度曲线对应的倾斜值，逐渐作用到n+1～m区域之间的矫直辊参数设定为(n-1)#～(2n-m)#等不平度曲线对应倾斜值；当板材尾部先进入矫直辊，作用到m～n+1区域之间的矫直辊参数设定为(2n-m)#～(n-1)#等不平度曲线对应的倾斜值，逐渐作用到n～1区域之间的矫直辊参数设定为n#～1#等不平度曲线对应倾斜值。
本发明还公开了如下技术效果：
本发明通过板材等不平度曲线，求取各等不平度曲线的重心坐标，从而得到每条等不平度曲线对应的矫直辊倾斜值，再根据矫直辊位于的等不平度曲线调整矫直辊倾斜值，实现了根据板材缺陷特征动态调整矫直参数，从而提高矫直精度。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。本文对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种左右倾动态矫直方法，其特征在于，包括：
根据板型仪到板材表面的距离绘制等不平度曲线，所述等不平度曲线有多条；
利用重心公式求取各所述等不平度曲线第一重心坐标；
所述利用重心公式求取所述等不平度曲线第一重心坐标，包括：
将所述等不平度曲线近似为不规则N边形；
选取所述不规则N边形的一个顶点，将所述顶点分别与所有非相邻顶点连结，将所述不规则N边形分为N-2个三角形；
分别计算N-2个三角形的重心坐标；
分别计算N-2个三角形的面积；
根据所述重心坐标和面积计算所述等不平度曲线第一重心坐标；
根据所述重心坐标和面积计算所述等不平度曲线第一重心坐标，包括：
采用公式
Figure FDA0003413907160000011
计算所述等不平度曲线第一重心坐标，其中，x为第一重心坐标横坐标，y为第一重心坐标纵坐标，cx[i]为第i个三角形重心坐标的横坐标，cy[i]为第i个三角形重心坐标的纵坐标，s[i]为第i个三角形面积；
根据各所述等不平度曲线第一重心坐标计算各所述等不平度曲线对应的矫直辊倾斜值；
根据所述等不平度曲线第一重心坐标计算所述等不平度曲线对应的矫直辊倾斜值，包括：
获取矫直辊辊高h2、矫直辊实际长度L和板材宽度b；
获取矫直辊最高点位置以及矫直辊左右端点，令三点为A、B、C，取其中两点A、B作中垂线，取另两点A、C或B、C作中垂线，两条中垂线交点即为圆心，由此形成半径为R、圆心角为
Figure FDA0003413907160000012
的扇形；
建立所述扇形关于h2、R和
Figure FDA0003413907160000013
的数学关系式，并将所述辊高h2 代入所述数学关系式，计算R和
Figure FDA0003413907160000021
建立所述扇形关于h2、R和
Figure FDA0003413907160000022
的数学关系式，并将所述辊高h2代入所述数学关系式，计算R和
Figure FDA0003413907160000023
包括：
扇形关于h2、R和
Figure FDA0003413907160000024
的数学关系式为：
Figure FDA0003413907160000025
Figure FDA0003413907160000026
其中，Li为矫直辊长度，h2为辊高，R为扇形半径，
Figure FDA0003413907160000027
为扇形圆心角一半；
计算过程为：初始给定
Figure FDA0003413907160000028
将
Figure FDA0003413907160000029
代入
Figure FDA00034139071600000210
求得与
Figure FDA00034139071600000211
对应的R，再将R、
Figure FDA00034139071600000212
代入式
Figure FDA00034139071600000213
求得对应的矫直辊长度Li，判断Li-L的差值是否在取值范围±ΔL之内，如果在则输出R、
Figure FDA00034139071600000214
否则每隔
Figure FDA00034139071600000215
确定一个
Figure FDA00034139071600000216
值，跳转至步骤“判断Li-L的差值是否在取值范围±ΔL之内”，直至输出R、
Figure FDA00034139071600000217
根据所述等不平度曲线第一重心坐标、R、
Figure FDA00034139071600000218
和b，计算等不平度曲线第二重心坐标；
根据所述等不平度曲线第一重心坐标、R、
Figure FDA00034139071600000219
和b计算等不平度曲线第二重心坐标，包括：
设所述等不平度曲线第一重心坐标为(x，y)，等不平度曲线第二重心坐标为(x'，y)，
采用公式
Figure FDA00034139071600000220
x'＝x+l计算等不平度曲线第二重心坐标的横坐标，其中，R为扇形半径，
Figure FDA00034139071600000221
为扇形圆心角的一半，I为矫直辊宽度，b为板材宽度，l为第一重心坐标横坐标x的位移改变量，x’为第二重心坐标横坐标；
根据所述第二重心坐标计算矫直辊倾斜值；
根据所述第二重心坐标计算矫直辊倾斜值，包括；
采用公式
Figure FDA00034139071600000222
和
Figure FDA00034139071600000223
计算矫直辊倾斜值，其中，H1为矫直辊最左端上升或下降的值，R为扇形半径，h2为辊高，x’为第二重心坐标横坐标，I为矫直辊宽度，H2矫直辊最右端上升或下降的值，判断x’与
Figure FDA0003413907160000031
的大小关系：
若
Figure FDA0003413907160000032
矫直辊右倾，H1为负值，H2为正值；
若
Figure FDA0003413907160000033
时，矫直辊不发生倾斜，H1、H2值为零；
若
Figure FDA0003413907160000034
时，矫直辊左倾，H1为正值，H2为负值；
确定当前矫直辊所在的等不平度曲线；
根据所述等不平度曲线对应矫直辊倾斜值调整矫直辊，对板材进行矫直；
跳转至确定当前矫直辊所在等不平度曲线步骤，直至板材矫直完成。
2.根据权利要求1所述一种左右倾动态矫直方法，其特征在于，所述根据板型仪到板材表面的距离绘制等不平度曲线，包括：
获取板型仪到板材基准面的距离Ha；
利用板型仪沿着板材表面每隔定值Δx测量一次板型仪到所述板材表面的距离Hb；
计算Ha与Hb的差值h，h为板材不平度，将h的最大值定义为hmax，h的最小值定义为hmin；
以定值Δh为间隔将hmin到hmax划分为多个数值范围，将处于同一数值范围的测量点绘制成一条等不平度曲线，以板型仪初始测量点为原点，沿板材宽度方向为x轴，沿板材长度方向为y轴建立二维坐标系，用于标出位于同一等不平度曲线的所有测量点的二维坐标。
3.根据权利要求1所述一种左右倾动态矫直方法，其特征在于，根据所述等不平度曲线对应矫直辊倾斜值调整矫直辊，对板材进行矫直，具体包括：
判断每一条等不度曲线处于封闭状态、半封闭还是全不封闭状态；
根据所述等不平度绘制标准线；
所述标准线将所述等不平度曲线划分为多个区域；各所述区域对应不同的矫直辊倾斜值；
根据所述矫直辊倾斜值对板材进行矫直。
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