一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測方法，包括激光測距儀、工控機(jī)、可編程邏輯控制器和夾持機(jī)構(gòu)；激光測距儀安裝在棒材壓力矯直機(jī)上，用于實(shí)時采集與棒材表面之間的距離數(shù)據(jù)，且在采集數(shù)據(jù)時，激光測距儀與棒材之間有間隙；工控機(jī)與激光測距儀連接，用于接收、處理激光測距儀獲取的數(shù)據(jù)，繪制棒材直線度曲線，并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為動作指令反饋給可編程邏輯控制器；可編程邏輯控制器與工控機(jī)連接，用于接收工控機(jī)傳入的信號并向棒材壓力矯直機(jī)輸出動作指令；夾持機(jī)構(gòu)與工控機(jī)連接，用于夾持棒材兩端，使棒材在激光測距儀前通過。本發(fā)明為棒材矯直提供了依據(jù)，提高了矯直效率和產(chǎn)品合格率，可廣泛用于冶金等重型機(jī)械行業(yè)。
【專利說明】一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料形狀檢測領(lǐng)域，涉及一種棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測方法，特別涉及一種應(yīng)用于棒材壓力矯直機(jī)上的非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在棒材制造業(yè)，由于加工、熱處理等過程中棒材可能產(chǎn)生彎曲變形，當(dāng)棒材變形超過一定程度后，無法加工成產(chǎn)品而造成報廢，所以要對經(jīng)加工、熱處理后的棒材進(jìn)行矯直處理。壓力矯直機(jī)是將帶有原始彎曲的工件支撐在工作臺的兩個活動支點(diǎn)之間，用壓頭對準(zhǔn)最彎的地方進(jìn)行反向壓彎的，當(dāng)壓彎量與彈復(fù)量相等時，壓頭撤回后工件的彎曲部位變直。如此進(jìn)行，工件各彎曲部位得以矯直。由于憑經(jīng)驗設(shè)定的壓彎量很難準(zhǔn)確與工件的彈復(fù)量相等，所以要通過反復(fù)壓彎矯直。這就決定了壓力矯直機(jī)的矯直效率相對較低。
[0003]目前國內(nèi)棒材壓力矯直機(jī)應(yīng)用市場很大，但大多是靠人工經(jīng)驗操作矯直，棒材矯直后合格與否沒有依據(jù),棒材矯直后直線度根本無法保證,并且棒材矯直后直線度的檢測大多是離線檢測，多數(shù)棒材需要重新上線返矯，嚴(yán)重影響了棒材壓力矯直機(jī)的生產(chǎn)效率。曾經(jīng)有過在線接觸式直線度檢測裝置投入過使用，在線接觸式直線度檢測是在棒材勻速行走時,檢測結(jié)構(gòu)接觸棒材表面來記錄棒材的彎曲情況,但受棒材壓力矯直機(jī)內(nèi)部空間限制,效果并不理想。針對以上問題，需要設(shè)計一種非接觸式的在線檢測裝置，以達(dá)到提高檢測效率和產(chǎn)品合格率的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決靠人工經(jīng)驗矯直棒材缺乏依據(jù)，造成棒材直線度無法保證以及檢測效率低下的問題，本發(fā)明提供了 一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測方法。
[0005]一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)，包括激光測距儀、工控機(jī)、可編程邏輯控制器和夾持機(jī)構(gòu)；所述激光測距儀安裝在棒材壓力矯直機(jī)上，用于實(shí)時采集激光測距儀與棒材表面之間的距離數(shù)據(jù)，且在采集數(shù)據(jù)時，激光測距儀與棒材之間有間隙；所述工控機(jī)通過網(wǎng)線與激光測距儀連接，用于接收、處理激光測距儀獲取的數(shù)據(jù)，繪制棒材的直線度曲線，并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為動作指令反饋給可編程邏輯控制器；可編程邏輯控制器與工控機(jī)連接，用于接收工控機(jī)傳入的信號并向棒材壓力矯直機(jī)輸出動作指令；所述夾持機(jī)構(gòu)與工控機(jī)連接，用于夾持棒材的兩端，使棒材在激光測距儀前通過。
[0006]進(jìn)一步地，所述激光測距儀產(chǎn)生的激光束與棒材的運(yùn)動方向相垂直。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)一步包括:
一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度的檢測方法，包括下述步驟:
1)用戶設(shè)定激光測距儀與棒材之間的距離，以及激光測距儀采集點(diǎn)之間的距離間隔；
2)夾持機(jī)構(gòu)接受工控機(jī)的動作指令，夾持棒材的兩端，并使棒材從激光測距儀前勻速通過；
3)激光測距儀連續(xù)獲取其與棒材在每個采集點(diǎn)的垂直距離數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)；
4)工控機(jī)接受激光測距儀輸入的距離數(shù)據(jù)，將所有距離數(shù)據(jù)在X-Y坐標(biāo)系中繪制出來，并模擬得到一條棒材的直線度曲線，其中，X坐標(biāo)表示棒材的長度，Y坐標(biāo)表示每個采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)；以第一個采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)和最后一個采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)相連形成的直線作為所述直線度曲線的基準(zhǔn)線；工控機(jī)分析棒材的直線度情況，并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為動作指令反饋給可編程邏輯控制器。
[0008]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:
本發(fā)明提供了一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測方法，其中，激光測距儀安裝在壓力矯直機(jī)的中線上，激光測距儀安裝方式采用非接觸式，不影響棒材壓力矯直機(jī)的生產(chǎn)。棒材直線度的檢測工具采用精度非常高激光測距儀。檢測過程為在線進(jìn)行，采用在線形式實(shí)現(xiàn)了棒材壓力矯直機(jī)的邊測量邊矯直。此外，本發(fā)明還可使棒材矯直機(jī)在矯直棒材時能夠?qū)崟r測量出棒材的直線度情況，為棒材矯直提供了理論依據(jù)，解決了人工操作效率低下的問題，使矯直效率提升I倍，矯直棒材產(chǎn)品合格率達(dá)到100%。因此，本發(fā)明提供的非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測方法，提升了棒材直線度的矯直效率，矯直結(jié)果可靠性較高，可廣泛應(yīng)用于冶金等重型機(jī)械行業(yè)。
[0009]以下將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)的工作示意圖。
[0011]圖2是非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)的工作原理圖。
[0012]圖3是非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)中的夾持機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖4是圖3的側(cè)視圖。
[0014]圖5是模擬得到的棒材直線度曲線。
[0015]附圖標(biāo)記說明:1、激光測距儀；2、棒材壓力矯直機(jī)；3、夾持機(jī)構(gòu)；31、夾鉗；32、液壓缸；33、滑軌；4、棒材；5、工控機(jī)；6、導(dǎo)軌；7、移動小車；8、行走機(jī)構(gòu)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]壓力矯直機(jī)是將帶有原始彎曲的工件支撐在工作臺的兩個活動支點(diǎn)之間，用壓頭對準(zhǔn)最彎的地方進(jìn)行反向壓彎的，當(dāng)壓彎量與彈復(fù)量相等時，壓頭撤回后工件的彎曲部位變直，如此進(jìn)行，工件各彎曲部位得以矯直。由于憑經(jīng)驗設(shè)定的壓彎量很難準(zhǔn)確與工件的彈復(fù)量相等，所以要通過反復(fù)壓彎矯直，這就決定了壓力矯直機(jī)的矯直效率相對較低。目前國內(nèi)多為以人工經(jīng)驗操作來矯直，棒材矯直后合格與否沒有依據(jù)，棒材矯直后直線度根本無法保證，并且棒材矯直后直線度的檢測大多是離線檢測，多數(shù)棒材需要重新上線返矯，嚴(yán)重影響了棒材壓力矯直機(jī)的生產(chǎn)效率。
[0017]為解決上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明設(shè)計了一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)。如圖1和2所示，該棒材直線度機(jī)構(gòu)包括激光測距儀1、工控機(jī)5、可編程邏輯控制器(PLC)和夾持機(jī)構(gòu)3。所述激光測距儀I安裝在棒材壓力矯直機(jī)2上，用于實(shí)時采集與棒材4表面之間的距離數(shù)據(jù)，且在采集數(shù)據(jù)時，激光測距儀I與棒材4之間有間隙。所述工控機(jī)5通過網(wǎng)線與激光測距儀I連接，用于接收激光測距儀I獲取的數(shù)據(jù)，模擬、分析棒材4的直線度曲線，并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為動作指令反饋給PLC。所述夾持機(jī)構(gòu)3通過網(wǎng)線與工控機(jī)5連接，用于夾持棒材4的兩端，使棒材4在激光測距儀I前通過。
[0018]特別地，非接觸式的意思就是檢測機(jī)構(gòu)與棒材表面沒有接觸。檢測機(jī)構(gòu)，比如是激光測距儀1，都是有檢測距離要求的，安裝時要安裝在能夠檢測到棒材的范圍以內(nèi)。以激光測距儀I為例，激光測距儀I產(chǎn)生的激光束與棒材4的運(yùn)動方向相垂直。激光測距儀I與棒材之間的距離為激光測距儀I發(fā)射激光的表面到棒材表面之間的距離，可通過激光測距儀I測出，激光測距儀I的精度還是很高的，測量的數(shù)值是很準(zhǔn)確的。
[0019]如圖3和圖4所示，夾持機(jī)構(gòu)3由上下兩個夾鉗31、左右兩個液壓缸32以及供夾鉗31滑動的滑軌33組成。當(dāng)需要夾持棒材4時，夾持機(jī)構(gòu)3的左右兩個液壓缸32的活塞桿收回，使夾鉗31沿滑軌33滑動，依靠液壓的力量將棒材4夾緊。夾持機(jī)構(gòu)3安裝在移動小車7上，而移動小車7是設(shè)置在帶有齒條的導(dǎo)軌6上。移動小車7沿導(dǎo)軌6移動是靠帶有電機(jī)的行走機(jī)構(gòu)4驅(qū)動的。
[0020]其中，工控機(jī)5向夾持機(jī)構(gòu)3輸出動作指令，接受激光測距儀I實(shí)時獲取的距離數(shù)據(jù),并給出棒材4的直線度結(jié)果。所述夾持機(jī)構(gòu)3用于夾持棒材4的兩端，使棒材4在激光測距儀I前通過。所述激光測距儀I用于實(shí)時獲取其與棒材4表面的距離數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)信息傳輸給工控機(jī)。
[0021]進(jìn)一步地，工控機(jī)5其實(shí)就是常規(guī)的計算機(jī)。工控機(jī)5通過網(wǎng)線與激光測距儀I連接，用來接收激光測距儀I傳輸回來的數(shù)據(jù)，然后調(diào)用其內(nèi)部的軟件對接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計算。此外，工控機(jī)5還通過網(wǎng)線與可編程邏輯控制器(Progra_able LogicController, PLC)連接。工控機(jī)5計算完成后，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為動作指令反饋給PLC，從而控制棒材壓力矯直機(jī)2對棒材4進(jìn)行自動矯直。
[0022]需要說明的是，激光測距儀I安裝在棒材壓力矯直機(jī)2的中心線上，激光測距儀I在檢測棒材4的直線度時，并不與棒材4接觸。對工控機(jī)5的安裝位置，這里沒有特別的限制，只需要保證線路連接正常即可。
[0023]所述非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)的工作過程可以描述為:夾持機(jī)構(gòu)3接受工控機(jī)5的動作指令，夾持棒材4的兩端，并使棒材4在激光測距儀I前通過；激光測距儀I不與棒材4接觸，實(shí)時獲取棒材4表面的距離數(shù)據(jù)，并將該距離數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)5 ；工控機(jī)5接受激光測距儀I輸入的距離數(shù)據(jù)，計算棒材4的直線度并模擬繪制直線度曲線。
[0024]上述工作過程可以進(jìn)一步描述為:當(dāng)夾持機(jī)構(gòu)3夾持棒材4從激光測距儀I前勻速通過時，激光測距儀I每隔50mm(此數(shù)值可人為設(shè)置，數(shù)值越小，采集的點(diǎn)越多，檢測結(jié)果就越精確)采集一次距離值。如果棒材4是直的，每次采集的距離值都應(yīng)該是一樣的，比如激光測距儀I與棒材4之間的距離為600mm，如果棒材4是理論直線的話，每次采集到的值都應(yīng)該是600_。然而，實(shí)際情況是棒材4總歸是有彎曲的，所以每次采集的距離值基本是不同的，比如第I個采集的數(shù)值是601.2mm，第2個采集的數(shù)值是602.5mm等等。將每一次測量的距離值在坐標(biāo)系中繪制出來，X坐標(biāo)為棒材長度，Y坐標(biāo)為測量的距離值，以第一個采集點(diǎn)和最后一個采集點(diǎn)相連形成的直線作為基準(zhǔn)線，其余所有采集點(diǎn)通過計算機(jī)模擬連成一條曲線，這樣就模擬得到棒材的直線度曲線，如圖5所示。根據(jù)模擬得到棒材的直線度曲線，就可以獲取到棒材的實(shí)際情況，比如有幾個彎曲，彎曲點(diǎn)的位置等。用曲線上的值與基準(zhǔn)直線上的值做差，即可得到棒材直線度的偏差值，即為棒材壓力矯直機(jī)2進(jìn)行有針對性的矯直施工提供了依據(jù)。
[0025]所述非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)與棒材壓力矯直機(jī)2的工作過程不同步，在檢測過程中棒材壓力矯直機(jī)2不對棒材進(jìn)行矯直施工。棒材送至棒材壓力矯直機(jī)2后，先利用本發(fā)明的檢測機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測，檢測完成后，棒材壓力矯直機(jī)2可依據(jù)檢測結(jié)果，由工控機(jī)5控制棒材壓力矯直機(jī)2對棒材進(jìn)行自動矯直施工?，F(xiàn)有的棒材壓力矯直機(jī)2主要靠人工經(jīng)驗操作，對棒材的壓彎量壓多壓少沒有依據(jù)，人工矯直后下線檢測，檢測完后有很大一部分不合格棒材需要重新返矯，從而影響工作效率。
[0026]本發(fā)明提供的檢測機(jī)構(gòu)主要是為棒材壓力矯直機(jī)2的矯直提供依據(jù)，可測出棒材原始彎曲量，從而計算得到棒材壓力矯直機(jī)2矯直時的壓彎量，再經(jīng)由工控機(jī)5控制即可實(shí)現(xiàn)棒材壓力矯直機(jī)2的自動矯直，并且該檢測機(jī)構(gòu)使得棒材壓力矯直機(jī)2排除了人為因素，一切由工控機(jī)5計算并控制，使矯直效率提升I倍，矯直棒材產(chǎn)品合格率達(dá)到100%。
[0027]上面結(jié)合附圖對本發(fā)明的實(shí)施方式作了說明，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
[0028]本實(shí)施例沒有詳細(xì)敘述的部件和結(jié)構(gòu)屬本行業(yè)的公知部件和常用結(jié)構(gòu)或常用手段，這里不一一敘述。
【權(quán)利要求】
1.一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)，包括激光測距儀(I)、工控機(jī)(5)、可編程邏輯控制器和夾持機(jī)構(gòu)(3);所述激光測距儀(I)安裝在棒材壓力矯直機(jī)(2)上，用于實(shí)時采集激光測距儀(I)與棒材(4)表面之間的距離數(shù)據(jù)，且在采集數(shù)據(jù)時，激光測距儀(I)與棒材(4)之間有間隙；所述工控機(jī)(5)通過網(wǎng)線與激光測距儀(I)連接，用于接收、處理激光測距儀(I)獲取的數(shù)據(jù)，繪制棒材(4)的直線度曲線，并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為動作指令反饋給可編程邏輯控制器；可編程邏輯控制器與工控機(jī)(5 )連接，用于接收工控機(jī)(5 )傳入的信號并向棒材壓力矯直機(jī)(2)輸出動作指令；所述夾持機(jī)構(gòu)(3)與工控機(jī)(5)連接，用于夾持棒材(4)的兩端，使棒材(4)在激光測距儀(I)前通過。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的非接觸式激光在線檢測棒材直線度機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述激光測距儀(I)產(chǎn)生的激光束與棒材(4)的運(yùn)動方向相垂直。
3.一種非接觸式激光在線檢測棒材直線度的檢測方法，其特征在于，包括下述步驟: 用戶設(shè)定激光測距儀(I)與棒材(4)之間的距離，以及激光測距儀(I)采集點(diǎn)之間的距離間隔； 夾持機(jī)構(gòu)(3)接受工控機(jī)(5)的動作指令，夾持棒材(4)的兩端，并使棒材(4)從激光測距儀(I)前勻速通過； 激光測距儀(I)連續(xù)獲取其與棒材(4)在每個采集點(diǎn)的垂直距離數(shù)據(jù)，并將獲取的數(shù)據(jù)傳輸給工控機(jī)(5)； 工控機(jī)(5)接受、處理激光測距儀(I)輸入的距離數(shù)據(jù)，將所有距離數(shù)據(jù)在X-Y坐標(biāo)系中繪制出來，并模擬得到一條棒材(4)的直線度曲線，其中，X坐標(biāo)表示棒材(4)的長度，Y坐標(biāo)表示每個采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)；以第一個采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)和最后一個采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)相連形成的直線作為所述直線度曲線的基準(zhǔn)線；工控機(jī)(5)分析棒材(4)的直線度情況，并將分析結(jié)果轉(zhuǎn)化為動作指令反饋給可編程邏輯控制器。
【文檔編號】B21C51/00GK104014613SQ201410226070
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月27日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月27日
【發(fā)明者】馬強(qiáng), 徐馳, 趙西韓, 李麗, 楊鵬 申請人:中國重型機(jī)械研究院股份公司