CN115246024A

CN115246024A - 一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统

Info

Publication number: CN115246024A
Application number: CN202211155773.8A
Authority: CN
Inventors: 李健
Original assignee: Shandong Yuechen Cnc Equipment Co ltd
Current assignee: Shandong Yuechen Cnc Equipment Co ltd
Priority date: 2022-09-22
Filing date: 2022-09-22
Publication date: 2022-10-28
Anticipated expiration: 2042-09-22
Also published as: CN115246024B

Abstract

本发明涉及生产线控制技术领域，具体公开了一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统，所述系统包括：控制器，用于接收用户输入信息，并根据用户输入信息生成切割命令，所述用户输入信息包括输入铝型材参数及切割角度；数据采集模块，用于采集切割装置切割过程中的温度状态信息；处理模块，用于根据铝型材参数及切割方式分析出预设策略，及根据温度状态信息分析出调节策略；切割装置，用于按照切割命令对铝型材进行切割，及根据温度状态信息动态调整切割进给速率；冷却润滑模块，用于按照预设策略对切割装置及铝型材进行冷却并根据调节策略调整预设策略。

Description

一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统

技术领域

本发明涉及生产控制技术领域，具体为一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统。

背景技术

铝型材在加工过程中通常通过产线实现其不同的处理需求，其中，加工过程中需要对其进行切割作业，由于工业铝型材硬度相对于钢材没有那么大，因此锯切过程对于刀具的硬度要求较低于钢材切割的刀具，但是铝型材在加工过程中容易出现粘铝的问题，所以切割过程中很容易产生较多的热量，进而影响铝型材加工的质量；随着生产智能化的发展，通过数据采集的方式加工铝型材，能够智能化的根据铝型材的加工过程参数调整加工过程，进而能够实现铝型材较优的加工质量和加工效果。

现有的铝型材加工产线的数据采集主要通过监测加工过程温度、时间等数据实现，当加工生产线持续工作时间过长时或产热量超过设定的范围时，通过预警的方式提醒操作人员来调整相关冷却参数。

而现有技术中进行冷却润滑处理时，一部分采用定量喷洒的方法，另一部分则通过人工调整喷洒量的方式；在采用定量喷洒方式时，若喷洒量过少，则不能起到较优的降温、润滑效果，若喷洒量过多，则会造成冷却润滑介质的浪费；而通过人工调整喷洒量的方式难以做到较为准确的及时调整，同时也会增加操作人员的工作量，进而不能智能调整冷却润滑介质的喷涂量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统，解决以下技术问题：

如何适应性的根据切割过程来调整冷却润滑介质的喷涂量。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统，所述系统包括：

控制器，用于接收用户输入信息，并根据用户输入信息生成切割命令，所述用户输入信息包括输入铝型材参数及切割角度；

数据采集模块，用于采集切割装置切割过程中的温度状态信息；

处理模块，用于根据铝型材参数及切割方式分析出预设策略，及根据温度状态信息分析出调节策略；

切割装置，用于按照切割命令对铝型材进行切割，及根据温度状态信息动态调整切割进给速率；

冷却润滑模块，用于按照预设策略对切割装置及铝型材进行冷却并根据调节策略调整预设策略。

进一步地，所述铝型材参数包括铝型材横截面积及铝型材材料型号；所述调节策略获得的步骤包括：

S1、通过红外测温装置实时采集切割区域的最大温度值；

S2、将最大温度值与预设阈值进行比对：

若最大温度值≥预设阈值，则根据最大温度值与预设阈值的差值F生成调节策略；所述调节策略的降温程度与差值F成正比；

否则不进行调整。

进一步地，每执行一次调节策略，将切割装置的切割进给速率调慢特定量X，特定量X与差值F成正比。

进一步地，所述预设策略获得的步骤包括：

步骤一、根据铝型材材料型号获得材料持续切割温度变化曲线；

步骤二、通过公式

计算出实际切割面积

，根据实际切割面积

及切割装置的切割速率计算出预测切割时长；

其中，

为铝型材横截面积，

为切割角度；

步骤三、根据预测切割时长与持续切割温度变化曲线对应关系获得切割发热曲线，根据切割发热曲线设置预设策略。

进一步地，所述系统还包括刀具管理模块；

所述刀具管理模块用于统计刀具使用寿命，并根据使用寿命判断当前刀具是否满足切割指令的切割需求。

进一步地，所述刀具使用寿命的统计方式为：

获取刀具历史工作过程中冷却润滑模块喷液速度随时间变化曲线；

计算出所有曲线与X轴围绕面积之和

通过

值大小统计刀具使用寿命。

进一步地，铝型材横截面积获取的方式为：

采集铝型材的横截面图像信息，根据横截面图像信息获得横截面面积信息。

进一步地，所述冷却润滑模块通过不同的喷出速率的冷却液来实现不同程度的降温效果；

步骤三中，预设策略的设置方式为，根据切割发热曲线在不同时间点设置对应的冷却液喷出速率。

进一步地，所述冷却润滑模块喷出冷却液的方式为：

通过压缩空气作用于冷却液，使冷却液呈雾状作用于切割装置及铝型材上。

进一步地，所述调节策略每次调整的范围相同；

统计一次切割作业中调节策略的执行次数n，将执行次数n与预设阈值

进行比对：

若

则暂停切割作业并发出警示信息；

否则正常执行切割作业。

本发明的有益效果：

（1）本发明通过铝型材参数及切割方式的获取，针对性的采用对应的预设策略来对切割装置进行冷却，同时根据数据采集模块对切割过程中的温度监测，能够起到实时调整的效果，保证了冷却润滑介质的喷涂量与铝型材实际切割过程中的需求量相对应，实现了冷却润滑模块适应性的对切割装置进行冷却润滑的效果。

（2）本发明通过预测切割时长与持续切割温度变化曲线对应关系获得切割发热曲线，根据切割发热曲线设定预设策略，能够实现切割刀具适应性的降温过程。

（3）本发明通过在系统上设置红外测温装置，通过红外测温装置实时采集切割区域的最大温度值，将最大温度值与预设阈值进行比对，进而能够在产热量过大时及时的调整降温程度，避免产热量过大的情况。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明铝型材切割生产线控制系统的概要框图；

图2是本发明调节策略获得的步骤流程图；

图3是本发明预设策略获得的步骤流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1所示，在一个实施例中，提供了一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统，所述系统包括：

通过上述技术方案，本实施例中的系统设置了输入模块、切割装置、数据采集模块、处理模块及冷却润滑模块，通过数据采集模块对切割装置切割过程中温度的监测及铝型材参数及切割方式的获取，进而获得预设策略及调节策略来使冷却润滑模块适应性的对切割装置进行冷却润滑；具体地，由于不同型号的铝材其切割过程中的产热量存在差别，且切割刀片持续切割的时间越长，其产热量越大，因此，本实施例通过铝型材参数及切割方式的获取，针对性的采用对应的预设策略来对切割装置进行冷却，同时，根据数据采集模块对切割过程中的温度进行监测，能够起到实时调整的效果，保证了冷却润滑介质的喷涂量与铝型材实际切割过程中的需求量相对应。

需要说明的是，本实施例中，系统的切割装置的具体结构通过现有常规的切割装置实现，冷却润滑模块的具体结构也可以采用常用的冷却结构，但需要保证冷却结构能够具备调整不同程度降温效果的功能，而此种功能的实现能够通过现有技术满足；另外，输入模块的具体结构可通过设置交互设备实现，在此不作详述；数据采集模块可以通过常规的红外线测温装置获取切割位置点的最大的温度值，此过程不需要与刀具或型材直接接触即能获取其温度值，因此在温度测量时，不会影响到实际的切割过程，保证了切割过程的顺利进行。

作为本发明的一种实施方式，铝型材参数包括铝型材横截面积及铝型材材料型号，切割方式包括切割角度；

作为本发明的一种实施方式，请参阅图2所示，调节策略获得的步骤包括：

S1、通过红外测温装置实时采集切割区域的最大温度值；

S2、将最大温度值与预设阈值进行比对：

否则不进行调整。

通过上述技术方案，在预设策略的基础上，本实施例提供了一种调节策略，具体地，通过在系统中设置红外测温装置，通过红外测温装置实时采集切割区域的最大温度值，将最大温度值与预设阈值进行比对，由于切割装置已经通过预设策略进行冷却，所以当最大温度值≥预设阈值时，说明实际的产热量与预测的产热量产生偏差，因此此时根据最大温度值与预设阈值的差值生成调节策略，进而能够在产热量过大时及时的调整降温程度，避免产热量过大的情况。

作为本发明的一种实施方式，每执行一次调节策略，将切割装置的切割进给速率调慢特定量X，特定量X与差值F成正比。

通过上述技术方案，由于预设策略已经根据切割的持续时长做出冷却程度的对应调整，因此，当调节策略执行时，说明当前的切割装置紧急的速度较快，因此，每执行一次调节策略时，将切割装置中切割刀具的进给速度调慢特定量X，进而避免切割过程中的温度持续升高，实现了切割过程的智能化进行。

其中，特定量X与差值F成正比，能够实现适应性调节的效果。

请参阅图3所示，预设策略获得的步骤包括：

步骤二、通过公式

计算出实际切割面积

根据实际切割面积

及切割装置的切割速率计算出预测切割时长；

其中，

为铝型材横截面积，

为切割角度；

通过上述技术方案，本实施例提供了一种获取预设策略的方式，首先根据材料的型号获得对应的材料持续切割温度变化曲线，此过程预先根据不同的材料设定对应的持续切割温度变化曲线，例如轧延材、铸造材、非热处理型合金、纯铝合金、铝铜合金、铝锰合金，持续切割温度变化曲线可根据每种材料切割测试过程中的温度变化数据获得，因此当获得需要切割的铝型材型号时，通过对其进行归类，进而能够获取该型号材料对应的持续切割温度变化曲线；同时由于铝型材切割的角度不同，因此其切割的实际面积与铝型材的横截面积存在差别，通过公式

，进而能够获得实际切割的面积，根据实际切割面积

及切割装置的切割速率计算出预测切割时长，此过程中，切割装置的切割速率为单位时间内切割特定大小面积，因此通过实际切割面积

能够计算出预测切割时长，进而通过预测切割时长与持续切割温度变化曲线对应关系获得切割发热曲线，根据切割发热曲线设定预设策略，显然，此过程中，发热量越大，对其进行冷却的程度越大，通过此方式，能够实现切割刀具适应性的降温过程。

需要说明的是，本实施例中切割装置进行切割的进给速度不是固定的，当切割较厚的部位时，其进给速度会降低，此过程可通过采集铝型材的横截面图像信息，根据图像信息中铝型材的厚度分布来调整切割的进给速度，也可采用其他的方式实现此种效果，在此不作限制；而在此基础上，通过实际切割面积来预测切割时长的方式能够更加适用于此种切割方式。

作为本发明的一种实施方式，系统还包括刀具管理模块；

刀具管理模块用于统计刀具使用寿命，并根据使用寿命判断当前刀具是否满足切割指令的切割需求。

通过上述技术方案，通过在系统设置刀具管理模块，能够起到对刀具寿命进行管理的效果，因此，在切割指令下达的同时，通过刀具管理模块判断当前的刀具是否满足切割要求，进而在不满足切割指令时提醒操作人员更换刀具，避免影响铝型材的切割质量。

作为本发明的一种实施方式，刀具使用寿命的统计方式为：

计算出所有曲线与X轴围绕面积之和

通过

值大小统计刀具使用寿命。

通过上述技术方案，提供了一种统计刀具使用寿命的方式，具体地，通过获取刀具历史工作过程中冷却润滑模块喷液速度随时间变化曲线；计算出所有曲线与X轴围绕面积之和

通过

值大小统计刀具使用寿命，此种方式相对于常规的根据刀具使用时间来统计使用寿命的方式，能够更加准确的判断刀具的实际状况，具体地，由于刀具在切割过程中的工况不同，因此其单位时间的磨损量会存在较大的差异，而磨损量会反映在切割过程的发热量上，而本实施例中的发热量与对应喷液量成正比，因此，通过

值（喷液总量）的大小判断刀具的使用寿命，能够更加准确的反映刀具具体的磨损状况。

作为本发明的一种实施方式，铝型材横截面积获取的方式为：

通过上述技术方案，通过采集铝型材的横截面图像信息，并通过图像测绘的方式进而获得横截面面积信息，具体的，可通过在系统上设置测绘摄像头，当铝型材的一端到达特定位置点时，测绘摄像头采集铝型材端部的横截面图像信息，因此通过该横截面图像信息进行面积信息识别，能够保证参考标准的统一性，进而保证面积信息识别的准确性和智能性。

作为本发明的一种实施方式，冷却润滑模块通过不同的喷出速率的冷却液来实现不同程度的降温效果；

步骤S300中，预设策略的设置方式为，根据切割发热曲线在不同时间点设置对应的冷却液喷出速率。

通过上述技术方案，本实施例提供了一种冷却润滑模块具体进行冷却的方式，具体的，通过喷洒冷却液的方式来实现冷却润滑的效果，并根据冷却液喷洒速率的不同来实现不同程度的冷却效果，因此，在预设策略中，根据切割发热曲线在不同时间点设置对应的冷却液喷出速率，进而能够实现适应性进行降温的效果。

作为本发明的一种实施方式，冷却润滑模块喷出冷却液的方式为：

通过上述技术方案，本实施例在喷洒冷却液时，通过压缩空气作用于冷却液，使冷却液呈雾状分布至切割刀具及铝型材表面，进而能够提高冷却液作用的均匀度，保证铝型材切割的位置均能得到有效的降温。

上述技术方案中，雾状冷却液的实现可通过在冷却液喷口出连通设置压缩空气出气管，在喷液时通过压缩空气出气管喷出压缩空气作用于冷却液，进而能够使得冷却液呈雾状分布。

作为本发明的一种实施方式，调节策略每次调整的范围相同；

进行比对：

若

则暂停切割作业并发出警示信息；

否则正常执行切割作业。

通过上述技术方案，通过统计一次切割作业中调节策略的执行次数n，进而能够判断切割装置是否超出切割能力范围，具体地，由于切割中心的切割能力是有切割能力限制的，当铝型材由于材料或厚度原因超过切割中心的切割能力时，容易造成刀具破损的问题，进而产生安全隐患并影响铝型材的切割质量，因而，本实施例通过统计调节策略的执行次数n，显然，当调节策略调整的次数过多时，说明实际产热量已经超过正常的范围，因此当若

，通过暂停切割作业并发出警示信息来避免刀具破损造成安全隐患。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims

1.一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统，其特征在于，所述系统包括：控制器，用于接收用户输入信息，并根据用户输入信息生成切割命令，所述用户输入信息包括输入铝型材参数及切割角度；数据采集模块，用于采集切割装置切割过程中的温度状态信息；处理模块，用于根据铝型材参数及切割方式分析出预设策略，及根据温度状态信息分析出调节策略；切割装置，用于按照切割命令对铝型材进行切割，及根据温度状态信息动态调整切割进给速率；冷却润滑模块，用于按照预设策略对切割装置及铝型材进行冷却并根据调节策略调整预设策略。

2.根据权利要求1所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，所述铝型材参数包括铝型材横截面积及铝型材材料型号；所述调节策略获得的步骤包括：S1、通过红外测温装置实时采集切割区域的最大温度值；S2、将最大温度值与预设阈值进行比对：若最大温度值≥预设阈值，则根据最大温度值与预设阈值的差值F生成调节策略；所述调节策略的降温程度与差值F成正比；否则不进行调整。

3.根据权利要求2所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，每执行一次调节策略，将切割装置的切割进给速率调慢特定量X，特定量X与差值F成正比。

4.根据权利要求2所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，所述预设策略获得的步骤包括：步骤一、根据铝型材材料型号获得材料持续切割温度变化曲线；步骤二、通过公式

计算出实际切割面积

根据实际切割面积

及切割装置的切割速率计算出预测切割时长；其中，

为铝型材横截面积，

为切割角度；步骤三、根据预测切割时长与持续切割温度变化曲线对应关系获得切割发热曲线，根据切割发热曲线设置预设策略。

5.根据权利要求4所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，所述系统还包括刀具管理模块；所述刀具管理模块用于统计刀具使用寿命，并根据使用寿命判断当前刀具是否满足切割指令的切割需求。

6.根据权利要求5所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，所述刀具使用寿命的统计方式为：获取刀具历史工作过程中冷却润滑模块喷液速度随时间变化曲线；计算出所有曲线与X轴围绕面积之和

通过

值大小统计刀具使用寿命。

7.根据权利要求2所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，铝型材横截面积获取的方式为：采集铝型材的横截面图像信息，根据横截面图像信息获得横截面面积信息。

8.根据权利要求3所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，所述冷却润滑模块通过不同的喷出速率的冷却液来实现不同程度的降温效果；步骤三中，预设策略的设置方式为，根据切割发热曲线在不同时间点设置对应的冷却液喷出速率。

9.根据权利要求1所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，所述冷却润滑模块喷出冷却液的方式为：通过压缩空气作用于冷却液，使冷却液呈雾状作用于切割装置及铝型材上。

10.根据权利要求4所述的一种基于数据采集的铝型材生产线控制系统,其特征在于，所述调节策略每次调整的范围相同；统计一次切割作业中调节策略的执行次数n，将执行次数n与预设阈值

进行比对：若

则暂停切割作业并发出警示信息；否则正常执行切割作业。