專利名稱：轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法。
背景技術(shù)：
公知的拉彎機是用于制造大尺寸、外形準(zhǔn)確度要求較高、相對彎曲半徑大的變曲率擠壓和板彎型材彎曲件。其控制方法是通過液壓驅(qū)動實現(xiàn)力、位移和速度的混合控制，所有控制變量要求協(xié)調(diào)一致。
目前，應(yīng)用于轉(zhuǎn)臺式拉彎機的數(shù)控方法有以下缺點一般基于DOS操作系統(tǒng)，操作界面不友好、程序編制任務(wù)繁重、工作量大、調(diào)試和維護困難、功能擴展性差。
一般構(gòu)造封閉的、專用的軟、硬件體系結(jié)構(gòu)，開發(fā)成本極高，開發(fā)周期很長，升級困難，可靠性、可擴展性、可維護性差，二次開發(fā)困難。
不具備完善的拉彎控制功能。有的只實現(xiàn)了手工控制，而不具備自動控制功能；有的不具備仿真功能；有的沒有完整的系統(tǒng)診斷功能；有的沒有工藝智能生成功能。這些造成了工藝參數(shù)計算困難、重復(fù)性高、結(jié)果不準(zhǔn)確，控制過程復(fù)雜，不具有可視性，無法保證拉彎過程的可靠性等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)功能不全、控制過程復(fù)雜、不具有可視性、可靠性差的缺點，本發(fā)明提供一種轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法。它集自動控制、系統(tǒng)仿真、系統(tǒng)診斷以及工藝智能生成等功能于一起，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺式拉彎機拉彎過程的自動控制，柔性和自動化程度高。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是1)啟動轉(zhuǎn)臺式拉彎機控制系統(tǒng)，首先，輸入工件的型材類型、物料參數(shù)、幾何參數(shù)及拉彎方式信息；2)計算機根據(jù)輸入的工件信息，查找工藝知識庫，對比分析、計算自動生成主拉力、側(cè)壓力、主缸位移、側(cè)缸切線位移、側(cè)缸法線位移、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角等拉彎工藝參數(shù)；3)調(diào)用拉彎工藝參數(shù)，自動生成NC代碼，然后進行編譯；4)進行拉彎過程離線仿真，依據(jù)編譯后的NC代碼，采用干涉檢測算法動態(tài)仿真拉彎機運動過程，再根據(jù)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，修改NC代碼，再進行仿真、修改，直至NC代碼完全正確；
5)進行拉彎機各個硬件板卡的參數(shù)初始化，對各控制通道測試，對轉(zhuǎn)臺及各個液壓缸等運動部件進行尋零點；6)調(diào)入NC指令代碼，進行數(shù)據(jù)處理，然后驅(qū)動相應(yīng)的板卡，控制拉彎機的轉(zhuǎn)臺和各個液壓缸運動，同時，啟動實時故障檢測模塊，實時檢測拉彎機各個部件的工作狀況，隨時發(fā)送故障報警信號并進行故障診斷，由控制程序根據(jù)診斷結(jié)果做出相應(yīng)處理，從而完成整個拉彎加工過程的控制；7)對拉彎過程的數(shù)據(jù)進行匯總、分類、分析、計算，將工件信息、工藝參數(shù)、NC代碼、機床加工參數(shù)、成形質(zhì)量等數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)文件中。
在實時狀態(tài)下，通過實時數(shù)據(jù)接口，在控制過程中向?qū)崟r仿真模塊傳送拉彎過程數(shù)據(jù)，還可進行拉彎過程實時仿真。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點在于由于采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，功能的增減只需更換相應(yīng)的程序模塊；采用工控機(IPC)和視窗系統(tǒng)，具有友好的用戶界面，操作簡單、方便；采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言開發(fā)，采用分層的體系結(jié)構(gòu)，具有良好的開放性、可移植性，能進行客戶化軟件配置；所設(shè)計的拉彎仿真和故障診斷功能，保證拉彎過程的可視性和安全性；所設(shè)計的拉彎工藝智能生成功能，保證拉彎工藝參數(shù)的準(zhǔn)確性和可靠性；從而實現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺式拉彎機拉彎過程的數(shù)字控制，柔性和自動化程度高，易于實現(xiàn)高速化，提高生產(chǎn)效率。


下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進一步說明。
圖1是轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法系統(tǒng)框圖。
圖2是轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法主程序流程圖。
圖3是轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法工藝智能生成模塊流程圖。
圖4是轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法NC程序編制模塊流程圖。
圖5是轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法拉彎仿真模塊流程圖。
圖6是轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法設(shè)備初始化模塊流程圖。
圖7是轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法拉彎過程控制模塊流程圖。
具體實施例方式
參照圖1，本發(fā)明采用分層的體系結(jié)構(gòu)，分層可使各層實現(xiàn)隔離，層與層之間通過標(biāo)準(zhǔn)接口進行通訊。第一層為管理層。它是系統(tǒng)的管理部分，主要實現(xiàn)用戶與軟件的交互功能、菜單和界面的設(shè)置和管理；第二層為控制層。它是系統(tǒng)的控制部分，主要實現(xiàn)拉彎過程控制，由設(shè)備參數(shù)標(biāo)定、工藝智能生成、NC程序編制、拉彎仿真、拉彎過程控制、拉彎診斷、拉彎數(shù)據(jù)處理、操作幫助八個模塊組成；第三層為驅(qū)動層，主要實現(xiàn)與底層硬件板卡的通訊功能，通過接口函數(shù)連接各板卡驅(qū)動程序(.dll)，用戶可以根據(jù)不同設(shè)備需求選用不同的板卡，只需更改接口調(diào)用的相應(yīng)驅(qū)動程序和進行相應(yīng)的通道設(shè)置即可實現(xiàn)控制底層設(shè)備。
工藝智能生成包括工件信息輸入、工藝參數(shù)生成兩個模塊。
NC程序編制包括手工編程、自動編程、編譯三個模塊。
拉彎過程仿真包括離線仿真、實時仿真兩個模塊。
設(shè)備初始化包括拉彎機數(shù)據(jù)采集卡參數(shù)初始化、數(shù)據(jù)控制卡的參數(shù)初始化、各控制通道測試、運動部件尋零點四個模塊。該部分主要用于加工前的準(zhǔn)備工作。
拉彎過程控制是控制系統(tǒng)軟件的主要部分，包括手動控制、自動控制兩個模塊。
拉彎故障診斷包括實時故障檢測、故障診斷兩個模塊。
拉彎數(shù)據(jù)處理包括拉彎過程數(shù)據(jù)匯總、拉彎加工結(jié)果數(shù)據(jù)理論分析和計算、拉彎過程及工藝信息數(shù)據(jù)庫三個模塊。
操作幫助包括系統(tǒng)操作說明一個模塊。
轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法，是基于工控機(IPC)和視窗系統(tǒng)，采用面向?qū)ο蟮木幊陶Z言開發(fā)，它采用分層的體系結(jié)構(gòu)，通過計算機的運算和控制，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺式拉彎機拉彎過程的數(shù)字控制。本發(fā)明采用以下步驟方法輸入工件信息啟動軟件，輸入工件的型材類型、物料參數(shù)、幾何參數(shù)及拉彎方式。
自動工藝參數(shù)生成根據(jù)輸入的工件信息，查找工藝知識庫，經(jīng)分析計算自動生成拉彎工藝參數(shù)，包括主拉力、側(cè)壓力、主缸位移、側(cè)缸切線位移、側(cè)缸法線位移、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角等。
NC程序編制調(diào)用拉彎工藝參數(shù)，自動生成NC代碼，然后進行編譯。
拉彎過程仿真首先，在離線狀態(tài)下，依據(jù)編譯后的NC代碼，采用干涉檢測算法動態(tài)仿真拉彎機運動過程，然后根據(jù)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，修改NC代碼，再進行仿真、修改，直至NC代碼完全正確。
其次，在實時狀態(tài)下，接通實時數(shù)據(jù)接口，準(zhǔn)備拉彎過程實時仿真。
設(shè)備初始化進行拉彎機各個硬件板卡的參數(shù)初始化，各控制通道測試，對轉(zhuǎn)臺及各個液壓缸等運動部件進行尋零點，為工件加工做準(zhǔn)備。
拉彎過程實時控制及故障檢測調(diào)入NC代碼的指令，進行數(shù)據(jù)處理，然后驅(qū)動相應(yīng)的板卡，控制拉彎機的轉(zhuǎn)臺和各個液壓缸運動，完成整個拉彎加工過程的控制。在控制過程中向?qū)崟r仿真模塊傳送拉彎過程數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)實時仿真；同時，啟動實時故障檢測模塊，實時檢測拉彎機各個部件的工作狀況，隨時發(fā)送故障報警信號并進行故障診斷，由控制程序根據(jù)診斷結(jié)果做出相應(yīng)處理。
拉彎數(shù)據(jù)處理對拉彎過程的數(shù)據(jù)進行匯總、分類、分析、計算，將工件信息、工藝參數(shù)、NC代碼、機床加工參數(shù)、成形質(zhì)量等數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)文件中。
下面具體說明啟動主程序(參見圖2)，屏幕上顯示各個功能模塊，首先，執(zhí)行工藝智能生成模塊(參見圖3)，輸入工件的型材類型、物料參數(shù)、幾何參數(shù)及拉彎方式，拉彎方式包括加側(cè)壓、不加側(cè)壓、先拉后彎、先彎后拉四種。由工藝參數(shù)生成模塊根據(jù)輸入的工件信息，自動查找工藝知識庫，并進行分析計算，得出拉彎工藝參數(shù)，顯示在界面供操作人員參考，同時提供給自動編程模塊調(diào)用。拉彎工藝參數(shù)包括主拉伸缸拉伸力、位移、工作速度、工作加速度；側(cè)壓油缸壓力、切線位移、法線位移、工作速度、工作加速度；轉(zhuǎn)臺角位移、角速度、角加速度。
啟動NC程序編制模塊(參見圖4)，選擇編程方式手工編程、自動編程。選擇手工編程時，手工錄入NC代碼，然后進行編譯；選擇自動編程時，程序自動調(diào)用上一步生成的拉彎工藝參數(shù)，生成NC代碼，然后進行編譯。編譯時，首先進行語法和代碼檢查，檢查正確后，對加工程序進行譯碼，把NC代碼翻譯成系統(tǒng)內(nèi)部代碼，從中提取數(shù)據(jù)信息和運動控制信息，并存放于系統(tǒng)的公用存儲區(qū)，以備控制模塊調(diào)用。
執(zhí)行拉彎過程仿真模塊(參見圖5)，首先調(diào)用離線仿真模塊，依據(jù)已編譯好的NC代碼，采用干涉檢測算法動態(tài)仿真拉彎機運動過程，提供仿真結(jié)果數(shù)據(jù)顯示，然后根據(jù)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，修改NC代碼，再進行仿真、修改，直至NC代碼完全正確。而后，調(diào)用實時仿真模塊，通過實時數(shù)據(jù)接口，接收來自過程控制模塊的數(shù)據(jù)，準(zhǔn)備實時仿真拉彎過程。
執(zhí)行設(shè)備初始化模塊(參見圖6)，首先進行拉彎機數(shù)據(jù)采集卡、數(shù)據(jù)控制卡的參數(shù)初始化，進入各控制通道測試。完成這些功能后，執(zhí)行轉(zhuǎn)臺及各個液壓缸等運動部件的尋零點，為工件加工做準(zhǔn)備。至此，完成初始化的全過程。
啟動拉彎過程控制模塊(參見圖7)，選擇控制方式手動控制、自動控制。執(zhí)行自動控制時，程序自動調(diào)入已編譯好的NC代碼，并對其進行數(shù)據(jù)處理，主要內(nèi)容為軌跡轉(zhuǎn)換。接著，由控制算法輸出控制數(shù)據(jù)，驅(qū)動模塊根據(jù)不同的控制數(shù)據(jù)調(diào)用不同的板卡驅(qū)動程序，進而控制執(zhí)行機構(gòu)的動作，執(zhí)行機構(gòu)包括轉(zhuǎn)臺、主拉缸、側(cè)壓缸、切點跟蹤缸等。執(zhí)行手動控制時，通過控制按鈕發(fā)送控制指令到驅(qū)動模塊。在控制過程中向?qū)崟r仿真模塊發(fā)送拉彎過程數(shù)據(jù)，以實現(xiàn)實時仿真?？刂频耐瑫r，調(diào)用拉彎故障診斷模塊，實時檢測、采集各個執(zhí)行機構(gòu)的工作狀況，隨時發(fā)送故障報警信號產(chǎn)生報警的對象、報警發(fā)生的時間、報警時報警變量的大小、報警事件的性質(zhì)等，然后進行故障診斷，由控制程序根據(jù)診斷結(jié)果做出相應(yīng)處理。
最后，執(zhí)行拉彎數(shù)據(jù)處理模塊，匯總整個拉彎過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括工件信息、工藝參數(shù)、NC代碼、機床加工參數(shù)、成形質(zhì)量等數(shù)據(jù)。然后進行分類、分析、計算，并保存到數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)文件中，不斷的擴充數(shù)據(jù)庫，為以后的加工提供參考。
在執(zhí)行過程中，可隨時執(zhí)行操作幫助模塊，由系統(tǒng)提供每一步的操作說明。
權(quán)利要求
1.一種轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法，其特征在于1)啟動轉(zhuǎn)臺式拉彎機控制系統(tǒng)，首先，輸入工件的型材類型、物料參數(shù)、幾何參數(shù)及拉彎方式信息；2)計算機根據(jù)輸入的工件信息，查找工藝知識庫，對比分析、計算自動生成主拉力、側(cè)壓力、主缸位移、側(cè)缸切線位移、側(cè)缸法線位移、轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)角等拉彎工藝參數(shù)；3)調(diào)用拉彎工藝參數(shù)，自動生成NC代碼，然后進行編譯；4)進行拉彎過程離線仿真，依據(jù)編譯后的NC代碼，采用干涉檢測算法動態(tài)仿真拉彎機運動過程，再根據(jù)仿真結(jié)果數(shù)據(jù)，修改NC代碼，再進行仿真、修改，直至NC代碼完全正確；5)進行拉彎機各個硬件板卡的參數(shù)初始化，對各控制通道測試，對轉(zhuǎn)臺及各個液壓缸等運動部件進行尋零點；6)調(diào)入NC指令代碼，進行數(shù)據(jù)處理，然后驅(qū)動相應(yīng)的板卡，控制拉彎機的轉(zhuǎn)臺和各個液壓缸運動，同時，啟動實時故障檢測模塊，實時檢測拉彎機各個部件的工作狀況，隨時發(fā)送故障報警信號并進行故障診斷，由控制程序根據(jù)診斷結(jié)果做出相應(yīng)處理，從而完成整個拉彎加工過程的控制；7)對拉彎過程的數(shù)據(jù)進行匯總、分類、分析、計算，將工件信息、工藝參數(shù)、NC代碼、機床加工參數(shù)、成形質(zhì)量等數(shù)據(jù)保存到數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)文件中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法，其特征在于在實時狀態(tài)下，通過實時數(shù)據(jù)接口，在控制過程中向?qū)崟r仿真模塊傳送拉彎過程數(shù)據(jù)，還可進行拉彎過程實時仿真。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)臺式拉彎機數(shù)字控制方法。為了克服現(xiàn)有技術(shù)功能不全、控制過程復(fù)雜、不具有可視性、可靠性差的缺點，本發(fā)明集工藝智能生成、NC程序編制、拉彎過程仿真、設(shè)備初始化、過程控制以及故障診斷等功能于一起，實現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺式拉彎機拉彎過程的自動控制。本發(fā)明采用模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，具有良好的開放性、可移植性；采用工控機(IPC)和視窗系統(tǒng)，用戶界面友好；其拉彎過程仿真和故障診斷功能，保證拉彎過程的可視性和安全性；該方法柔性和自動化程度高，易于實現(xiàn)高速化，生產(chǎn)效率高。
文檔編號B21D11/00GK1554496SQ20031011896
公開日2004年12月15日 申請日期2003年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者王永軍, 王俊彪, 衛(wèi)敏軍, 盛兵, 裴永勝, 盛熙, 陳華, 楊旭東, 楊毅 申請人:西北工業(yè)大學(xué)