專利名稱：基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置，屬于輥彎成形技術(shù)及 設(shè)備領(lǐng)域，用于控制輥彎成形產(chǎn)品的回彈。
背景技術(shù)：
輥彎成形是通過串列布置的一系列軋輥將金屬板材連續(xù)成形為具有一定斷面幾 何形狀產(chǎn)品的加工方法。輥彎成形是一種節(jié)材、節(jié)能、高效的金屬成形新工藝、新技 術(shù)，擁有廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域，已成為大批量生產(chǎn)最常用的板金屬加工方法之一。由于目前輥彎成形產(chǎn)品的材料由普通 碳素鋼向高強度鋼方向發(fā)展，各種高強度 鋼板在輥彎成形產(chǎn)品中的應(yīng)用越來越廣泛，而高強度鋼在輥彎成形后的回彈量比傳統(tǒng)鋼 板大，這些回彈量勢必會降低加工精度，所以對輥彎成形過程中的回彈控制是十分必要 的。現(xiàn)有的技術(shù)中，申請?zhí)枮?00810243210.8的中國發(fā)明專利，公開了一種冷彎成 型機組合輥結(jié)構(gòu)，其上輥與上軸固定，下輥與下軸固定，輔助軸承座與輔助軸承座通過 第一連接板連接，特征是輔助軸承座通過軸承與上軸連接，第二連接板與輔助軸承座 固定，小軸與第二連接板固定，輔助輥通過軸承與小軸連接。其結(jié)構(gòu)雖然在成型過程中 避免了空彎，提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，但是由于沒有在線回彈控制裝置，不能根據(jù)板材 截面形狀及時調(diào)整軋輥角度進行回彈控制，需要進行離線檢測，操作麻煩，浪費工時。申請?zhí)枮?00810064528.X的中國發(fā)明專利，公開了一種降低塑性回彈的金屬加 工成形方法，該方法是先反向預(yù)成形加載，再進行加工成形來減少板料回彈將低塑性 高強度金屬板材在加工成形前先沿反方向進行預(yù)成形加載，然后再將板料進行正向加工 成形，這樣通過金屬的包興格效應(yīng)使回彈顯著地減小或消除。該方法至少具有以下缺 陷要進行兩次加載，而且每次成形過程金屬板材都要進行翻面，加工成形時間長，效 率低。由于不同板材的回彈是不同的，利用包興格效應(yīng)控制回彈，精度低，適應(yīng)性差。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有的輥彎成形回彈控制方法效率低、精度差、適應(yīng)性差的缺陷，本 實用新型提供了 一種基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置，由成形機、機座、固定在機座上的導(dǎo) 軌、回彈控制裝置、機器視覺檢測裝置及計算機控制系統(tǒng)組成。其特征在于，回彈控制 裝置在導(dǎo)軌上，機器視覺檢測裝置在回彈控制裝置的前后，并由計算機控制系統(tǒng)來處理 機器視覺檢測裝置檢測的數(shù)據(jù)和控制回彈控制裝置的運動，對回彈控制裝置的軋輥進行 在線調(diào)節(jié)，以滿足不同尺寸、不同材料的產(chǎn)品的回彈控制。所述回彈控制裝置由兩道次回彈控制機架組成，每道次回彈控制機架都由左右 兩個機架組成。機架的傳動裝置是具有自鎖功能的蝸輪蝸桿機構(gòu)。[0010]計算機控制系統(tǒng)通過控制伺服電機來控制左右機架的導(dǎo)軌滑動，調(diào)節(jié)兩個機架 之間的距離，以滿足不同尺寸、材料產(chǎn)品的回彈控制。機架的蝸輪與保持架上都固定有 一個弧形導(dǎo)軌；側(cè)輥支架由蝸輪和保持架共同固定，側(cè)輥安裝在側(cè)輥支架上。當伺服電 機驅(qū)動蝸輪蝸桿機構(gòu)時，保持架可以帶動側(cè)輥沿著弧形導(dǎo)軌滑動，改變回彈控制裝置的 軋輥角度。內(nèi)輥軸通過套筒、從動軸承、孔用彈性擋環(huán)固定在機架上，內(nèi)輥安裝在內(nèi)輥 軸上。底輥軸由6個內(nèi)六角螺栓固定在機架上，并用軸端蓋將底輥固定。本實用新型具有以下技術(shù)效果1、由于本實用新型是基于機器視覺的裝置，可以對輥彎成形過程中的產(chǎn)品的精 度進行實時監(jiān)測，提高了產(chǎn)品加工的可控性；2、由于本實用新型可以對板料在輥彎成形過程中的截面變化，適時調(diào)整軋輥角 度，以補償由于回彈造成的誤差，提高了產(chǎn)品的精度；3、本實用新型操作簡單，自動化程度高，效率提高，安全可靠。

圖1是本實用新型基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置的總體示意圖。圖2是本實用新型基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置的回彈控制裝置的示意 圖。圖3是本實用新型基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置的回彈控制裝置的左機架 主視圖。圖4是本實用新型基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置的回彈控制裝置的左機架 左視圖。圖5是本實用新型基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置的回彈控制裝置的左機架 俯視圖。圖6為本實用新型的實施例的示意圖。圖7為本實用新型的實施例的最終截面形狀。圖8為本發(fā)明的實施例的最終產(chǎn)品實體。圖中1-帶卷，2-板料，3-成形機，4-第一架機器視覺檢測裝置，5-回彈控 制裝置第一道次機架，6-第二架機器視覺檢測裝置，7-回彈控制裝置第二道次機架， 8-第三架機器視覺檢測裝置，9-計算機控制系統(tǒng)，10-機座，11-左、右機架，12-伺服 電機，13-導(dǎo)軌，14-機體，15-螺栓，16-蝸桿，17-蝸輪，18-弧形導(dǎo)軌，19-側(cè)輥， 20-側(cè)輥軸端蓋，21-內(nèi)六角螺栓，22-底輥端蓋，23-滾針軸承，24-底輥軸，25-底 輥，26-孔用彈性擋環(huán)，27-滾動軸承，28-套筒，29-內(nèi)輥軸，30-內(nèi)輥座，31-內(nèi)輥， 32-內(nèi)輥蓋，33-滾針軸承，34-側(cè)輥支架，35-螺栓，36-蝸輪座，37-滾針軸承，38-保 持架，39-回彈后的截面形狀，40-控制回彈時過彎的截面形狀，41-理想的截面形狀。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型給予進一部說明。如圖1、圖2所示，本實用新型基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置包括成形機 3、機座10、及連接在機座上的導(dǎo)軌13、回彈控制裝置5、7、機器視覺檢測裝置4、6、8及其計算機控制系統(tǒng)9。如圖3、圖4所示側(cè)輥 19及其傳動機構(gòu)選用擁有自鎖功能的蝸輪蝸桿16、17作 為回彈控制裝置5、7的傳動部分。蝸輪16用兩個滾針軸承固定在蝸輪座36內(nèi)。蝸輪 16與保持架38將側(cè)輥支架34固定，同時蝸輪16與保持架38上都固定一個弧形導(dǎo)軌18。 側(cè)輥19內(nèi)部裝有兩個滾針軸承33，同時用3個內(nèi)六角螺栓21固定側(cè)輥軸端蓋20，使側(cè) 輥19固定在側(cè)輥支架34上的同時能夠自由轉(zhuǎn)動。如圖3、圖5所示，機架上固定有內(nèi)輥軸29，兩側(cè)采用六邊形設(shè)計，內(nèi)輥軸29 通過套筒28將內(nèi)輥31固定，所述內(nèi)輥31裝有滾動軸承27，其由孔用彈性擋環(huán)26固定。如圖3、圖5所示，機架上用6個內(nèi)六角螺栓將底輥軸24固定，底輥軸24—側(cè) 采用六邊型設(shè)計，其上裝有兩個滾針軸承23，其與底輥端蓋22將底輥25固定。在輥彎成形的過程中，回彈控制裝置5可以進行兩道次回彈控制，具體操作如 下回彈控制裝置5、7、16、17可以進行兩道次回彈控制，具體操作如下第一架 機器視覺檢測裝置4對輥彎成形產(chǎn)品的成形角度信號進行檢測，經(jīng)過計算機控制系統(tǒng)9計 算得到回彈控制角度并產(chǎn)生伺服信號，然后通過計算機控制系統(tǒng)9控制伺服電機12驅(qū)動 回彈控制裝置的第一道次機架5，對產(chǎn)品進行第一次回彈控制；第二架機器視覺檢測裝 置6再對經(jīng)過一次回彈控制后產(chǎn)品的成形角度進行檢測，由計算機控制系統(tǒng)9控制回彈控 制裝置的第二道次機架7，對產(chǎn)品進行二次回彈控制。這樣經(jīng)過兩次調(diào)節(jié)，可以有效減 小回彈造成的誤差。第三架機器視覺檢測裝置8對二次回彈控制后的成形產(chǎn)品進行最后 的檢測，并反饋給計算機控制系統(tǒng)9，再進行不斷的調(diào)節(jié)，使產(chǎn)品質(zhì)量達到更高的精度。 這樣就實現(xiàn)了輥彎成形過程的在線監(jiān)測和調(diào)節(jié)。上面所述的機架對產(chǎn)品的回彈控制實現(xiàn)過程如下伺服電機12驅(qū)動蝸桿17轉(zhuǎn) 動，蝸輪16與保持架38在蝸桿的帶動下沿弧形導(dǎo)軌18做周向運動，帶動側(cè)輥19轉(zhuǎn)動， 以改變軋輥的角度，進而對產(chǎn)品進行回彈控制。實施例在室溫下采用3架成形方形件，每架成形角度依次為30°，60°，90°，機架 間距250mm。成形材料為Dogal 800DP，截面為對稱U形截面，板材長度為600mm，寬 度為72.32mm，厚度為0.8mm，成形彎角半徑R取2mm。成形的速度設(shè)為5m/s。如圖 6中的41所示為產(chǎn)品的理想形狀。板材從軋輥中出來后板材會發(fā)生回彈，第一架機器視覺檢測裝置檢測到的回彈 角度為2.1Γ，如圖6的39所示。然后把檢測到的角度信號傳遞給計算機控制系統(tǒng)，計 算機經(jīng)過計算，確定回彈控制的道次和過彎角度。這里一道次可以很好地控制回彈。通 過控制機構(gòu)控制電機帶動蝸桿轉(zhuǎn)動，進而帶動蝸輪和保持架沿弧形導(dǎo)軌滑動，調(diào)節(jié)裝置 的機架角度，板材的過彎角度如圖6的40所示。然后用第三架機器視覺檢測裝置檢測板 材經(jīng)過裝置后，卸載的工件角度90.2°，產(chǎn)品最終的截面形狀如圖7、8所示。經(jīng)過實驗 所得的數(shù)據(jù)，其控制回彈的效果是彎曲角度經(jīng)過調(diào)整后始終控制在90士0.3°。綜上所述，本實用新型所述的基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置，將機器視覺 檢測裝置應(yīng)用到輥彎成形中，可以實現(xiàn)對板材的截面形狀進行在線檢測，進而通過回彈 控制裝置不斷調(diào)整補給，達到很好地控制板材的回彈、提高精度的目的。本實用新型的加工范圍和精度都有了很大的提高，滿足了實際工程的需要。 以上所述，僅為本實用新型較佳的具體實施方式
，但本實用新型的保護范圍并 不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易 想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置，由成形機(3)、機座(10)、固定在機座上 的導(dǎo)軌(13)、回彈控制裝置(5)、(7)、(16)、(17)、機器視覺檢測裝置(4)、(6)、(8) 及計算機控制系統(tǒng)組成(9)，其特征在于，回彈控制裝置(5)、(7)、(16)、(17)在導(dǎo)軌 (13)上，機器視覺檢測裝置(4)、(6)、(8)在回彈控制裝置的可調(diào)機架(5)、(7)的前 后，并由計算機控制系統(tǒng)(9)來處理機器視覺檢測裝置檢測的數(shù)據(jù)和控制回彈控制裝置(5)、(7)、(16)、(17)的運動。
2.據(jù)權(quán)利要求1所述的輥彎成形裝置，其特征在于，所述的回彈控制裝置(5)、 (7)、(16)、(17)由驅(qū)動機構(gòu)(16)、(17)和可調(diào)機架(5)、(7)組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥彎成形裝置，其特征在于，所述的回彈控制裝置(5)、 (7)、(16)、(17)由兩道次機架構(gòu)成，每道次機架有左右兩個機架(11)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥彎成形裝置，其特征在于，所述回彈控制裝置(5)、 (7)、(16)、(17)由具有自鎖功能的蝸輪蝸桿機構(gòu)作為傳動裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的輥彎成形裝置，其特征在于，所述的兩道次的機架都可以由 計算機控制系統(tǒng)(9)控制，并可在伺服電機(12)的帶動下沿導(dǎo)軌(13)滑動，調(diào)整左右兩 個機架(11)之間的距離。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥彎成形裝置，其特征在于，所述回彈控制裝置的機架 (11)在蝸輪(17)與保持架(38)上都固定一個弧形導(dǎo)軌(18)，側(cè)輥支架(34)由蝸輪(17) 與保持架(38)固定；側(cè)輥(19)固定在側(cè)輥支架(34)上；內(nèi)輥軸(29)固定在機架(11) 上，并通過套筒(28)、滾動軸承(27)、孔用彈性擋環(huán)(26)固定；6個內(nèi)六角螺栓將底輥 軸(24)固定在機架(11)上，并用軸端蓋(22)將底輥(25)固定。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輥彎成形裝置，其特征在于，所述機器視覺檢測裝置(4)、(6)、(8)由分別安裝在回彈控制裝置的可調(diào)機架(5)、(7)前后的三個機器視覺檢測裝置 (4)、(6)、(8)組成。
專利摘要本實用新型公開了一種基于機器視覺的柔性輥彎成形裝置，屬于輥彎成形技術(shù)和設(shè)備領(lǐng)域，用于控制輥彎成形產(chǎn)品的回彈。該柔性輥彎成形裝置，其組成包括成形機、機座、固定在機座上的導(dǎo)軌、回彈控制裝置、機器視覺檢測裝置以及計算機控制系統(tǒng)?；貜椏刂蒲b置在導(dǎo)軌上，機器視覺檢測裝置在回彈控制裝置的前后，并由計算機控制系統(tǒng)來處理機器視覺檢測裝置檢測的數(shù)據(jù)和控制回彈控制裝置的運動。通過上述裝置，在輥彎成形的過程中，機器視覺檢測裝置和計算機控制系統(tǒng)可以對產(chǎn)品進行在線監(jiān)測，并控制回彈控制裝置對產(chǎn)品進行兩次校準，以減小輥彎成形產(chǎn)品的回彈誤差。本實用新型能更好的提高加工產(chǎn)品的精度，操作方便，安全可靠。
文檔編號B21D5/14GK201799501SQ201020519038
公開日2011年4月20日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月6日
發(fā)明者劉繼英, 張穎, 胡猛, 艾正青, 韓飛 申請人:北方工業(yè)大學