CN1370649A - 棒料锯切自动在线光电控制等重下料的计算机控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及是一种棒料锯切自动在线光电控制等重下料的计算机控制方法。它包括由锯切机、光电精密测径仪、光栅位移传感器、工控机构成的棒料锯切系统,其特征是采用了如下的控制步骤:光栅位移传感器,将测得的送料进给位移传送给工控机;与此同时,光电精密测径仪检测的对应直径值,通过串行通讯口也传输给工控机,工控机根据接收到的送料进给位移和对应直径值,计算瞬时重量增量ΔG_瞬时i和瞬时重量G_瞬时i。将瞬时重量G_瞬时i+1与设定下料重量G_下料的初始值进行比较判断,根据判断结果通过工控机开关量输入输出卡向锯切机发出继续送料或停止送料指令。本发明实现了棒料锯切自动在线光电控制等重下料,且下料精度高。

Description

棒料锯切自动在线光电控制等重下料的计算机控制方法

本发明涉及一种金属材料加工成形的计算机控制方法，特别是一种棒料锯切自动在线光电控制等重下料的计算机控制方法。

对于包括圆钢或圆角方钢等棒料精密热模锻成形件，精密下料是实现其精密成形的重要条件和前提。目前，国外多采用锯切等长棒料以达到等重下料，由于国外供货棒料形状尺寸精度较高，所以通过等长下料其等重下料精度达到下料重量的±1％左右，而国内如法炮制，下料重量误差则为±2％左右，这是因为国内供货的棒料弯曲度大，截面形状和尺寸差异较大，所以国内采用等长下料则难以甚至不可能实现等重下料，从而影响后续的精密成形。

众所周知，复杂形状模锻件精密成形，尤其是大口径炮弹体圆钢或圆角方钢热锻时，在热冲盂前必须采用“满压型”工艺，才能减小冲盂壁偏差，实现毛坯精化。而对于这类棒料精密热模锻成形件，首要的是实现精密等重下料，才能实现弹体毛坯精化，减少弹体壁偏差。

本发明的目的在于提供一种下料精度高的棒料锯切自动在线光电控制等重下料的计算机控制方法。

本发明假设被测棒料中各处密度不变，并根据重量G＝密度P×体积V(1.1)，一改以往的等长下料为等体积下料，从而实现精密等重下料。

1、对于圆钢： $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i---\left(1.2\right)$ 式中

V_i＝п/12(d_i ²+d_id_i+1+d_i+1 ²)Δl_i    (1.3)

d_i，d_i+1——分别为第i和i+1处圆钢的直径；

Δl_i——第i微元段的送料长度。

2、对于圆角方钢 $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i---\left(1.4\right)$

式中 $\mathrm{Vi}=(1/2(m_i-2r)(n_i-2r)+{\mathrm{\Πr}}^2+2r\sqrt{(m_i-2r)(n_i-2r)}){\mathrm{\Δl}}_i$ (1.5)

m_i，n_i——分别为第i处两圆角对角线长度；

Δl_i——第i微元段的送料长度；

r——圆角方钢圆角处的圆角半径。

可见，只要能分别测量出锯切机上当时棒料的送进长度和直径数据，再根据测量出的数据进行微元体积累加计算，即可实现精密等重下料。

本发明是这样实现的：一种棒料锯切自动在线光电控制等重下料的计算机控制方法，它包括由锯切机、光电精密测径仪、光栅位移传感器、工控机构成的棒料锯切系统，其特征是采用了如下的控制步骤：

开机，启动棒料锯切系统工作并置入所需的G_下料的初始值；

光栅位移传感器在送料进给的同时，测得送料进给量Δl_i并传送给工控机；同时，光电精密测径仪测得棒料对应的水平方向和竖直方向的直径D_H和D_V值，通过串行通讯口传输给工控机；

工控机计算出瞬时重量增量ΔG_瞬时i，

若为圆钢则根据下列公式计算

              G＝密度P×体积V， $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i$ 式中

V_i＝п/12(d_i ²+d_id_i+1+d_i+1 ²)Δl_i

d_i，d_i+1——分别为第i和i+1处圆钢的直径

Δl_i——第i微元段的送料长度若为圆角方钢则根据下列公式计算

              G＝密度P×体积V $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i$ 式中 $\mathrm{Vi}=(1/2(m_i-2r)(n_i-2r)+{\mathrm{\Πr}}^2+2r\sqrt{(m_i-2r)(n_i-2r)}){\mathrm{\Δl}}_i$

m_i，n_i——分别为第i处两圆角对角线长度

Δl_i——第i微元段的送料长度

r——圆角方钢圆角处的圆角半径

对瞬时重量增量ΔG_瞬时i积分，计算出瞬时重量G_瞬时i，在送料过程中，瞬时重量增量ΔG_瞬时i不断迭加在前次瞬时重量上，得到新的瞬时重量，即G_瞬时i+1＝G_瞬时i+ΔG_瞬时i；

当瞬时重量G_瞬时i+1还未达到要求的下料重量G_下料的初始值时，工控机向锯切机发出送料指令，锯切机继续送料，工控机也同时计算瞬时重量增量ΔG_瞬时i；

当瞬时重量G_瞬时i+1大于或等于要求的下料重量G_下料的初始值时，工控机发出停止送料指令，锯切机停止送料，进行锯切下料；

然后锯切机回到初始送料位置，等待继续送料；

若要继续下料，程序继续计算瞬时重量增量ΔG_瞬时i和瞬时重量G_瞬时i，完成又一次下料循环控制；若不再进行下料，停止送料，控制结束。

本发明具有以下优点：

1、本发明，改锯切等长下料为等体积下料，实现了棒料锯切自动、实时、连续、非接触式和在线闭环光电精密控制等重下料，便于大批量工业化生产工程化应用；

2、本发明下料的控制精度比等长下料的控制精度提高5.71倍；

其位移测量

    测量精度：    0.01mm

    最大工作速度：32m/min

其直径测量

    测量精度：    0.028～0.035mm

    检测量程：    140±5mm

其重量检测控制精度

    控制显示精度：49.50±0.02Kg

    实际下料精度：49.50±0.14Kg

比等长下料精度49.50±0.80Kg提高5.71倍。

3、采用本发明，可为复杂形状大批量模锻件提供了精密成形件的技术基础和前提条件，有利于节省原材料和加工工时，以某型号炮弹弹体毛坯下料为例，每发弹可节省工时费3.5元，材料费5.52元，共计9.02元。

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1、本发明工作原理示意图；

图2、本发明控制程序结构示意图；

图3、本发明系统控制主程序流程图。

参见图1可知：将棒料1置于锯切机传送装置5上，送料夹块2将棒料1夹紧后开始送料，同时带动光栅位移传感器6开始计数测量送料进给，光电精密测径仪也在工控机的指挥下开始测量直径；由它们分别测量的当时的送进长度和直径数据，传送到工控机；工控机采集到的数据进行微元体积(重量)累加计算；当计算重量达到设定值时，工控机发出送进到位信号，送料停止指令，并指挥锯切夹块7将棒料1夹紧，开始锯切下料；同时送料夹块2松开返回到起始位置，等待棒料1切断后再次夹紧棒料1送进，完成一次等重下料控制循环；如此反复，则实现实时、自动、连续、非接触式在线精密光电控制等重下料

参见图1、2可知：本发明实现等重下料的控制程序如图2所示。

光栅尺为送料进给的光栅位移传感器，送料过程的进给位移通过精密2/20/40倍频卡传送给工控机；与此同时，光电精密测径仪检测的棒料的对应直径值，通过串行通讯口也传输给工控机。工控机根据接收到的送料进给位移和对应直径值，按(1.1)、(1.2)、(1.3)或(1.1)、(1.4)、(1.5)计算瞬时重量增量ΔG_瞬时i和瞬时重量G_瞬时i。将瞬时重量G_瞬时i+1与设定下料重量G_下料的初始值进行比较判断，根据判断结果通过工控机开关量输入输出卡向锯切机发出继续送料或停止送料指令。

参见图1-图3可知：一种棒料锯切自动在线光电控制等重下料的计算机控制方法，它包括由锯切机、光电精密测径仪、光栅位移传感器、工控机构成的棒料锯切系统，其特征是采用了如下的控制步骤：

开机，启动棒料锯切系统工作并置入所需的G_下料的初始值；

光栅位移传感器在送料进给的同时，通过精密2/20/40倍频卡将测得的送料进给量Δl_i传送给工控机；同时，光电精密测径仪测得棒料对应的水平方向和竖直方向的直径D_H和D_V值，通过串行通讯口传输给工控机；

工控机计算出瞬时重量增量ΔG_瞬时i，

若为圆钢则根据下列公式计算

              G＝密度P×体积V， $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i$ 式中

V_i＝п/12(d_i ²+d_id_i+1+d_i+1 ²)Δl_i

d_i，d_i+1——分别为第i和i+1处圆钢的直径

Δl_i——第i微元段的送料长度若为圆角方钢则根据下列公式计算

              G＝密度P×体积V $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i$ 式中 $\mathrm{Vi}=(1/2(m_i-2r)(n_i-2r)+{\mathrm{\Πr}}^2+2r\sqrt{(m_i-2r)(n_i-2r)}){\mathrm{\Δl}}_i$

m_i，n_i——分别为第i处两圆角对角线长度

Δl_i——第i微元段的送料长度

r——圆角方钢圆角处的圆角半径

对瞬时重量增量ΔG_瞬时i积分，计算出瞬时重量G_瞬时i，在送料过程中，瞬时重量增量ΔG_瞬时i不断迭加在前次瞬时重量上，得到新的瞬时重量，即G_瞬时i+1＝G_瞬时i+ΔG_瞬时i；

当瞬时重量G_瞬时i+1还未达到要求的下料重量G_下料的初始值时，工控机向锯切机发出送料指令，锯切机继续送料，工控机也同时计算瞬时重量增量ΔG_瞬时i；

当瞬时重量G_瞬时i+1大于或等于要求的下料重量G_下料的初始值时，工控机发出停止送料指令，锯切机停止送料，进行锯切下料；

然后锯切机回到初始送料位置，等待继续送料；

当锯切机锯断棒料后，若要继续下料，则锯切机继续送料，并按照上述步骤继续计算瞬时重量增量ΔG_瞬时i和瞬时重量G_瞬时i并进行比较判断，当G_瞬时i+1≥G_下料时，停止送料，进行第二件下料工作，如此进行二重闭环等重下料控制；若不再进行下料，则工控机程序停止送料，控制程序结束。

Claims (1)

1、一种棒料锯切自动在线光电控制等重下料的计算机控制方法，它包括由锯切机、光电精密测径仪、光栅位移传感器、工控机构成的棒料锯切系统，其特征是采用了如下的控制步骤：

开机，启动棒料锯切系统工作并置入所需的G_下料的初始值；

光栅位移传感器在送料进给的同时，测得送料进给量Δl_i传送给工控机；同时，光电精密测径仪测得棒料对应的水平方向和竖直方向的直径D_H和D_V值，通过串行通讯口传输给工控机；

工控机计算出瞬时重量增量ΔG_瞬时i，

若为圆钢则根据下列公式计算

                G＝密度P×体积V $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i$ 式中

V_i＝п/12(d_i ²+d_id_i+1+d_i+1 ²)Δl_i

d_i，d_i+1——分别为第i和i+1处圆钢的直径

Δl_i——第i微元段的送料长度若为圆角方钢则根据下列公式计算

              G＝密度P×体积V $V=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{V}_i$ 式中 $\mathrm{Vi}=(1/2(m_i-2r)(n_i-2r)+{\mathrm{\Πr}}^2+2r\sqrt{(m_i-2r)(n_i-2r)}){\mathrm{\Δl}}_i$

m_i，n_i——分别为第i处两圆角对角线长度

Δl_i——第i微元段的送料长度

r——圆角方钢圆角处的圆角半径

对瞬时重量增量ΔG_瞬时i积分，计算出瞬时重量G_瞬时i，在送料过程中，瞬时重量增量ΔG_瞬时i不断迭加在前次瞬时重量上，得到新的瞬时重量，即G_瞬时i+1＝G_瞬时i+ΔG_瞬时i；

当瞬时重量G_瞬时i+1还未达到要求的下料重量G_下料的初始值时，工控机向锯切机发出送料指令，锯切机继续送料，工控机也同时计算瞬时重量增量ΔG_瞬时i；

当瞬时重量G_瞬时i+1大于或等于要求的下料重量G_下料的初始值时，工控机发出停止送料指令，锯切机停止送料，进行锯切下料；

然后锯切机回到初始送料位置，等待继续送料；

若要继续下料，程序继续计算瞬时重量增量ΔG_瞬时i和瞬时重量G_瞬时i，完成又一次下料循环控制；若不再进行下料，停止送料，控制结束。

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