一種非接觸式激光在線檢測(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測(cè)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(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測(cè)方法，包括激光測(cè)距儀、工控機(jī)、可編程邏輯控制器和夾持機(jī)構(gòu)；激光測(cè)距儀安裝在棒材壓力矯直機(jī)上，用于實(shí)時(shí)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(shí)，激光測(cè)距儀與棒材之間有間隙；工控機(jī)與激光測(cè)距儀連接，用于接收、處理激光測(cè)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(dòng)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(hào)并向棒材壓力矯直機(jī)輸出動(dòng)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(cè)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(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于材料形狀檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測(cè)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(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測(cè)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(bào)廢，所以要對(duì)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(tái)的兩個(gè)活動(dòng)支點(diǎn)之間，用壓頭對(duì)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(shí)，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(yàn)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(duì)較低。
[0003]目前國(guó)內(nèi)棒材壓力矯直機(jī)應(yīng)用市場(chǎng)很大，但大多是靠人工經(jīng)驗(yàn)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(cè)大多是離線檢測(cè)，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(cè)裝置投入過使用，在線接觸式直線度檢測(cè)是在棒材勻速行走時(shí),檢測(cè)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(duì)以上問題，需要設(shè)計(jì)一種非接觸式的在線檢測(cè)裝置，以達(dá)到提高檢測(cè)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(yàn)矯直棒材缺乏依據(jù)，造成棒材直線度無法保證以及檢測(cè)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(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測(cè)方法。
[0005]一種非接觸式激光在線檢測(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)，包括激光測(cè)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(cè)距儀安裝在棒材壓力矯直機(jī)上，用于實(shí)時(shí)采集激光測(cè)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(shí)，激光測(cè)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(cè)距儀連接，用于接收、處理激光測(cè)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(dòng)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(hào)并向棒材壓力矯直機(jī)輸出動(dòng)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(cè)距儀前通過。
[0006]進(jìn)一步地，所述激光測(cè)距儀產(chǎn)生的激光束與棒材的運(yùn)動(dòng)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(cè)棒材直線度的檢測(cè)方法，包括下述步驟:
1)用戶設(shè)定激光測(cè)距儀與棒材之間的距離，以及激光測(cè)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(dòng)作指令，夾持棒材的兩端，并使棒材從激光測(cè)距儀前勻速通過；
3)激光測(cè)距儀連續(xù)獲取其與棒材在每個(gè)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(cè)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(zhǎng)度，Y坐標(biāo)表示每個(gè)采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)；以第一個(gè)采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)和最后一個(gè)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(dòng)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(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測(cè)方法，其中，激光測(cè)距儀安裝在壓力矯直機(jī)的中線上，激光測(cè)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(cè)工具采用精度非常高激光測(cè)距儀。檢測(cè)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(cè)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(shí)能夠?qū)崟r(shí)測(cè)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(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)及檢測(cè)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(duì)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)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(dòng)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(tái)的兩個(gè)活動(dòng)支點(diǎn)之間，用壓頭對(duì)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(shí)，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(yàn)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(duì)較低。目前國(guó)內(nèi)多為以人工經(jīng)驗(yàn)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(cè)大多是離線檢測(cè)，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(jì)了一種非接觸式激光在線檢測(cè)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(cè)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(cè)距儀I安裝在棒材壓力矯直機(jī)2上，用于實(shí)時(shí)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(shí)，激光測(cè)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(cè)距儀I連接，用于接收激光測(cè)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(dòng)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(cè)距儀I前通過。
[0018]特別地，非接觸式的意思就是檢測(cè)機(jī)構(gòu)與棒材表面沒有接觸。檢測(cè)機(jī)構(gòu)，比如是激光測(cè)距儀1，都是有檢測(cè)距離要求的，安裝時(shí)要安裝在能夠檢測(cè)到棒材的范圍以內(nèi)。以激光測(cè)距儀I為例，激光測(cè)距儀I產(chǎn)生的激光束與棒材4的運(yùn)動(dòng)方向相垂直。激光測(cè)距儀I與棒材之間的距離為激光測(cè)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(cè)距儀I測(cè)出，激光測(cè)距儀I的精度還是很高的，測(cè)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(gè)夾鉗31、左右兩個(gè)液壓缸32以及供夾鉗31滑動(dòng)的滑軌33組成。當(dāng)需要夾持棒材4時(shí)，夾持機(jī)構(gòu)3的左右兩個(gè)液壓缸32的活塞桿收回，使夾鉗31沿滑軌33滑動(dòng)，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(dòng)小車7上，而移動(dòng)小車7是設(shè)置在帶有齒條的導(dǎo)軌6上。移動(dòng)小車7沿導(dǎo)軌6移動(dòng)是靠帶有電機(jī)的行走機(jī)構(gòu)4驅(qū)動(dòng)的。
[0020]其中，工控機(jī)5向夾持機(jī)構(gòu)3輸出動(dòng)作指令，接受激光測(cè)距儀I實(shí)時(shí)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(cè)距儀I前通過。所述激光測(cè)距儀I用于實(shí)時(shí)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(jì)算機(jī)。工控機(jī)5通過網(wǎng)線與激光測(cè)距儀I連接，用來接收激光測(cè)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(duì)接受的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)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(jì)算完成后，將結(jié)果轉(zhuǎn)化為動(dòng)作指令反饋給PLC，從而控制棒材壓力矯直機(jī)2對(duì)棒材4進(jìn)行自動(dòng)矯直。
[0022]需要說明的是，激光測(cè)距儀I安裝在棒材壓力矯直機(jī)2的中心線上，激光測(cè)距儀I在檢測(cè)棒材4的直線度時(shí)，并不與棒材4接觸。對(duì)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(cè)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(dòng)作指令，夾持棒材4的兩端，并使棒材4在激光測(cè)距儀I前通過；激光測(cè)距儀I不與棒材4接觸，實(shí)時(shí)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(cè)距儀I輸入的距離數(shù)據(jù)，計(jì)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(cè)距儀I前勻速通過時(shí)，激光測(cè)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(cè)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(cè)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(gè)采集的數(shù)值是601.2mm，第2個(gè)采集的數(shù)值是602.5mm等等。將每一次測(cè)量的距離值在坐標(biāo)系中繪制出來，X坐標(biāo)為棒材長(zhǎng)度，Y坐標(biāo)為測(cè)量的距離值，以第一個(gè)采集點(diǎn)和最后一個(gè)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(jì)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(gè)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(duì)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(cè)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(cè)過程中棒材壓力矯直機(jī)2不對(duì)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(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)完成后，棒材壓力矯直機(jī)2可依據(jù)檢測(cè)結(jié)果，由工控機(jī)5控制棒材壓力矯直機(jī)2對(duì)棒材進(jìn)行自動(dòng)矯直施工。現(xiàn)有的棒材壓力矯直機(jī)2主要靠人工經(jīng)驗(yàn)操作，對(duì)棒材的壓彎量壓多壓少?zèng)]有依據(jù)，人工矯直后下線檢測(cè)，檢測(cè)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(cè)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(cè)出棒材原始彎曲量，從而計(jì)算得到棒材壓力矯直機(jī)2矯直時(shí)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(dòng)矯直，并且該檢測(cè)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(jì)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(duì)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(shí)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(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)，包括激光測(cè)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(cè)距儀(I)安裝在棒材壓力矯直機(jī)(2)上，用于實(shí)時(shí)采集激光測(cè)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(shí)，激光測(cè)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(cè)距儀(I)連接，用于接收、處理激光測(cè)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(dòng)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(hào)并向棒材壓力矯直機(jī)(2)輸出動(dòng)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(cè)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(cè)棒材直線度機(jī)構(gòu)，其特征在于:所述激光測(cè)距儀(I)產(chǎn)生的激光束與棒材(4)的運(yùn)動(dòng)方向相垂直。
3.一種非接觸式激光在線檢測(cè)棒材直線度的檢測(cè)方法，其特征在于，包括下述步驟: 用戶設(shè)定激光測(cè)距儀(I)與棒材(4)之間的距離，以及激光測(cè)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(dòng)作指令，夾持棒材(4)的兩端，并使棒材(4)從激光測(cè)距儀(I)前勻速通過； 激光測(cè)距儀(I)連續(xù)獲取其與棒材(4)在每個(gè)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(cè)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(zhǎng)度，Y坐標(biāo)表示每個(gè)采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)；以第一個(gè)采集點(diǎn)的距離數(shù)據(jù)和最后一個(gè)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(dòng)作指令反饋給可編程邏輯控制器。
【文檔編號(hào)】B21C51/00GK104014613SQ201410226070
【公開日】2014年9月3日 申請(qǐng)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(qǐng)人:中國(guó)重型機(jī)械研究院股份公司