板料的折弯成形方法、装置、系统及计算机可读存储介质与流程

1.本发明涉及智能化控制技术领域，具体涉及一种板料的折弯成形方法、装置、系统及计算机可读存储介质。


背景技术：

2.v形板料冲压成形是金属塑性加工的一种工艺方法，通过冲压模具对金属板料进行加工，从而达到工艺要求的成形形状、曲率半径或弯曲角度，它广泛应用于各大传统制造业领域。由于冲压生产中使用各种配套的设备和工具，形成了各种不同的弯曲成形工艺方法，如折弯、轧制及拉伸等成形工艺。然而冲压成形过程中会存在板料回弹的现象，如何对板料回弹进行预测和实现智能化控制是各种冲压成形工艺领域研究的方向。
3.随着计算机技术和控制科学与工程等领域共同发展，使高可靠性智能化模型及高精度的控制方法和研究手段得以应用在冲压成形领域中，从而提高加工精度和效率。


技术实现要素：

4.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有板料回弹预测精度较低的缺陷，从而提供一种板料的折弯成形方法、装置、系统及计算机可读存储介质。
5.根据第一方面，本发明实施例公开了一种板料的折弯成形方法，该方法包括：获取板料在初始折弯成形过程中的折弯参数和初始折弯成形后的初始凸模位移；根据所述折弯参数确定所述板料的当前回弹预测值；根据所述当前回弹预测值得到调整信号，利用所述调整信号对所述板料的初始凸模位移进行调整。
6.可选地，所述根据所述折弯参数确定所述板料的当前回弹预测值，包括：获取模具信息、板料参数和目标折弯角度；获取预设的数据库，所述数据库中保存有回弹预测值与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度的对应关系；判断所述数据库中是否存在所述当前回弹预测值与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度的对应关系；当所述数据中存在所述当前回弹预测值与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度的对应关系时，根据所述对应关系得到所述当前回弹预测值。
7.可选地，所述根据所述折弯参数确定所述板料的当前回弹预测值，还包括：当所述数据中不存在所述当前回弹预测值与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度的对应关系时，将所述折弯参数、所述模具信息和所述板料参数输入到预设的参数辨识模型中，得到所述板料的材料性能参数；将所述板料的材料性能参数和所述目标折弯角度输入到预设的折弯工艺参数预测模型中，得到所述板料的当前回弹预测值。
8.可选地，在得到所述板料的当前回弹预测值之后，还包括：建立所述当前回弹预测值与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度的对应关系，并保存至所述数据库中。
9.可选地，所述根据所述当前回弹预测值得到调整信号包括：获取目标凸模位移；将
所述当前回弹预测值与所述目标凸模位移作差，得到凸模位移信号的差值；将所述凸模位移信号的差值与所述当前回弹预测值相加，得到位移调整量；将所述位移调整量利用预设的位移电压转化计算，得到所述调整信号。
10.根据第二方面，本发明实施例还公开了一种板料的折弯成形装置，该装置包括：获取模块，用于获取板料在初始折弯成形过程中的折弯参数和初始折弯成形后的初始凸模位移；确定模块，用于根据所述折弯参数确定所述板料的当前回弹预测值；调整模块，用于所述当前回弹预测值得到调整信号，利用所述调整信号对所述板料的初始凸模位移进行调整。
11.根据第三方面，本发明实施例还公开了一种板料的折弯成形系统，包括：液压机；控制器，所述控制器包括至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如第一方面任一所述的板料的折弯成形方法的步骤；折弯参数采集组件，所述折弯参数采集组件的一端与所述液压机连接，另一端与所述控制器连接，用于采集折弯参数，并将采集的折弯参数发送至所述控制器；折弯参数控制组件，所述折弯参数采集组件的一端与所述液压机连接，另一端与所述控制器连接,用于接收目标位移信号，并将控制所述液压机。
12.可选地，所述折弯参数采集组件包括位移传感器、压力传感器、第一信号调理模块、第二信号调理模块和a/d采集卡；所述位移传感器的一端与所述液压机连接，另一端与所述第一信号调理模块连接，所述第一信号调理模块还与所述a/d采集卡的第一端连接；所述压力传感器的一端与所述液压机连接，另一端与所述第二信号调理模块连接，所述第二信号调理模块还与所述a/d采集卡的第二端连接；所述a/d采集卡的第三端还与所述控制器连接。
13.可选地，所述折弯参数控制组件包括d/a采集卡、比例放大器、比例方向阀和泵站液压系统；所述d/a采集卡的一端与所述控制器连接，另一端与所述比例放大器连接，所述比例放大器还与所述比例方向阀的第一端连接，所述比例方向阀的第二端与所述泵站液压系统连接，所述比例方向阀的第三端与所述液压机连接。
14.根据第四方面，本发明实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的板料的折弯成形方法的步骤。
15.本发明技术方案，具有如下优点：
16.1.本发明提供的板料的折弯成形方法，通过获取板料初始折弯之后的折弯参数，根据所述折弯参数确定回弹预测值，并根据所述回弹预测值与初始凸模位移确定目标位移信号，进而调整凸模位移，使板料折弯成形，实现了高精度的板料回弹补偿预测，有助于减小回弹控制的工作量。
17.2.本发明通过获取不同材料的板料及其在不同折弯角度下的折弯工艺参数，和控制系统的控制参数，并把所述参数制作成工单数据，在实际生产中，可以根据实际工况进行调用，从而避免花费较多时间来调试工艺，提高生产效率。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中板料的初始折弯成形示意图；
20.图2为本发明实施例中板料的初始折弯成形后回弹示意图；
21.图3为本发明实施例中板料的折弯成形方法的一个流程示意图；
22.图4为本发明实施例中v形板料自由折弯智能化控制系统的一个系统框图；
23.图5为本发明实施例中材料性能参数辨识模型的一个结构示意图；
24.图6为本发明实施例中板料的折弯成形装置的一个结构示意图；
25.图7为本发明实施例中板料折弯成形系统的一个具体示例图；
26.图8为本发明实施例中板料v形自由折弯的控制系统的一个示意图.
具体实施方式
27.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
29.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
30.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
31.本发明实施例公开了一种板料的折弯成形方法，在本发明实施例中，板料v形自由折弯的成形过程分为初始折弯成形及回弹两个阶段，其中如图1所示，初始折弯成形是在凸模与凹模共同作用下使得板料折弯成一定形状的过程。再初始折弯成形之后一般会有一个回弹的过程，如图2所示，回弹前的角度为αf，回弹后的角度为α，回弹角θ即为α-αf。
32.在实际冲压成形过程中，板料的回弹会严重影响冲压成形质量，而影响板料回弹的因素多种多样，为了提高板料的加工精度，就必须对板料的回弹进行控制。本方案主要通过对板料回弹过程的影响因素进行分析，从而针对板料折弯成形的参数设计一种板料的折弯成形方法，实现板料回弹补偿的作用，分别针对材料性能参数(弹性模量、硬化指数和屈服极限)、板厚、模具的几何参数等影响因素，建立一种材料性能参数辨识模型及折弯工艺
参数预测模型，通过labview虚拟仪器编写计算机测控系统的程序，然后结合折弯工艺数据库，构建一个完整的智能化控制系统。通过智能化控制方法来控制凸模位移，从而使板料折弯成目标折弯角度，达到控制板料回弹的目的。控制系统按工作任务的不同可分为实时信号监测与采集、智能化参数辨识及预测和实时折弯控制三个功能。
33.本发明实施例公开了一种板料的折弯成形方法，如图3所示，该方法包括如下步骤：
34.步骤301，获取板料在初始折弯成形过程中的折弯参数和初始折弯成形后的初始凸模位移。
35.具体的，先由计算机测控系统发出一个初始位移信号，采集卡在接收到所述的初始位移信号后将所述初始位移信号发送至比例放大器，然后比例放大器将电压信号放大并转变为电流信号输入到比例方向阀中驱动阀芯动作，从而控制简易液压机活塞杆的位移，根据所述的初始位移信号对板料进行初始折弯成形，在初始折弯成形后，此时位移传感器、压力传感器会实时采集此时的折弯参数，例如板料的弯曲力pf和凸模位移y。在板料初始折弯成形后，获取凸模的初始凸模位移。
36.示例性地，获取板料在初始折弯成形后的折弯参数步骤使用的主要为实时信号监测与采集功能：如图4所示，该功能主要由传感器、数据采集卡(a/d)、计算机测控系统的数据采集、标定模块、储存和显示程序完成，在进行v形自由折弯过程中，通过安装在冲压油缸上的压力传感器和位移传感器将过程变量弯曲力pf以及冲压凸模位移y进行数据采集，并将过程变量弯曲力pf以及冲压凸模位移y等效为电压信号uf和uy,再使用数据采集卡(a/d)采集电压信号并将其转换为数字量输入到计算机中，计算机的labview标定程序将采集的电压信号uf和uy等效为物理量弯曲力pf和凸模位移y，且显示程序实时显示pf-uf、y-uy及pf-y的变化曲线来监测自由折弯的整个过程，储存程序自动将pf-uf、y-uy及pf-y曲线以数据的方式保存到设置的文件夹中。
37.步骤302，根据所述折弯参数确定所述板料的当前回弹预测值。
38.示例性地，作为本发明一个可选实施方式，先获取模具信息、板料参数和目标折弯角度，其中模具信息和板料参数包括但不仅限于：板料厚度t，凸模圆角半径rp，凹模圆角半径rd，凹模宽度。获取预设的数据库，所述预设的数据库中保存有回弹预测值与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度的对应关系，遍历这个数据库，判断所述数据库中是否存在所述当前回弹预测值与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度的对应关系，当存在时，直接调用与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度对应的当前回弹预测值，直接根据所述当前的回弹预测值得到调整信号，进而利用所述调整信号对所述板料的初始凸模位移进行调整，实现板料的折弯成形，这样直接调用可以提高生产效率。当所述数据库中不存在所述当前回弹预测值与所述折弯参数、所述模具信息、所述板料参数和所述目标折弯角度的对应关系时，将所述折弯参数、模具信息和板料参数输入到参数辨识模型中，确定材料性能参数，再将所述材料性能参数和目标折弯角度输入到折弯工艺参数预测模型中，确定所述回弹预测值。
39.具体的，根据所述折弯参数确定所述板料的回弹预测值步骤使用的主要为智能化参数辨识及预测功能：如图4所示，该功能是计算机测控系统进行数据处理的过程，是通过matlab软件建立的，而信号监测与采集系统是通过labview实现的，因此需建立两个平台之
间的通信，才能完成材料性能参数的在线辨识。其中，性能参数辨识的过程依据神经网络理论模型为基础建立的，利用改进pso-bp神经网络(基于改进粒子群算法优化bp神经网络)建立的参数辨识模型，具体如图5所示，首先控制系统通过数据采集和标定得到了弯曲力pf和凸模位移y，再结合模具信息与板料参数(t为板料厚度，rp为凸模圆角半径，rd为凹模圆角半径，w为凹模宽度)对材料性能参数(e为弹性模量，σs为屈服强度，v为泊松比，n为硬化指数)进行实时辨识，然后再将辨识的材料性能参数及目标折弯角度α输入到折弯工艺参数预测模型中，从而预测出最终的凸模位移yα。
40.步骤303，根据所述当前回弹预测值得到调整信号，利用所述调整信号对所述板料的初始凸模位移进行调整。
41.示例性地，根据所述当前回弹预测值得到调整信号，利用所述调整信号对所述板料的初始凸模位移进行调整步骤主要使用的为实时折弯控制功能：如图4所示，该功能主要由计算机测控系统、数据采集卡(d/a)、位移传感器、比例方向阀、比例放大器、简易液压机、液压系统及实验装置完成。计算机测控系统首先发出控制信号到比例放大器中，然后比例放大器将电压信号放大并转变为电流信号输入到比例方向阀中驱动阀芯动作，从而控制简易液压机活塞杆的位移，通过位移传感器测量的实际凸模位移作为实验系统的反馈信号，最终达到实时控制凸模位移yα完成折弯工艺的目的。
42.具体的，当得到凸模位移预测值后，则将凸模位移预测值与初始输入的凸模位移信号通过作差，得到凸模位移信号的差值并将所述差值和当前回弹预测值相加，得到控制系统新的控制信号，即位移调整量，并通过位移/电压转化算法转化为电压后，pid控制器就可通过系统输入来控制输出量，这一过程可以降低因信号波动而引起的误差。其中位移信号的计算原理与电压转化过程如下：
43.(1)首先将凸模位移预测值yα与初始输入信号yi进行作差，即可得到凸模位移信号的差值δyα，然后将δyα与实际输入信号yj进行叠加，可得凸模位移控制信号δyα+yj。
44.(2)将控制信号δyα+yj代入到位移/电压转化算法公式中，求取凸模位移对应的电压值uα，并与位移传感器的反馈电压uy进行叠加，可得pid控制器的输入电压δu。进而调用labview的pid控制函数、公式节点以及基本的数学运算即可编写pid控制器输入输出程序框图。其中，位移/电压转化算法为labview标定程序算法，是一种线性插值算法可以通过两组已知数据确定一条直线进而确定这两个已知数据之间的一个未知数据的值，例如这两组已知数据为最小位移和对应的最小输出电压，最大位移和对应的最大输出电压。
45.具体的，比例放大器在接收到目标位移信号后将目标位移信号放大并转变为电流信号输入到比例方向阀中驱动阀芯动作，从而控制简易液压机活塞杆的位移，使得板料达到目标折弯角度。
46.将上述编写的各个子程序框图(实时信号监测与采集功能模块、智能化参数辨识及预测功能模块以及实时折弯控制功能模块)连接起来即可构成板料v形自由折弯智能化测控系统主程序。该主程序包含了智能化控制系统的主要核心算法，与其他控制模块进行程序移植或数据连接，如数据库模块等，所述数据模块可以用来存储不同材料的板料及其在不同折弯角度下的折弯工艺参数，和控制系统的控制参数，也就是在每一次预测之后会将所述目标位移信号和所述与目标位移信号对应的所述板料在初始折弯成形后的折弯参数、模具信息、板料参数和目标折弯角度这一参数组合记录到参数数据库中，以便在实际生
产中，每次在对板料进行折弯成形时可以直接根据实际工况进行调用，可以根据实际工况进行调用，从而避免花费较多时间来调试工艺，提高了生产效率。
47.本发明通过对板料v形自由的实验系统进行建立，再利用labview虚拟仪器软件编写了计算机测控系统的程序，能够实现板料折弯成形智能化控制过程的参数实时辨识及预测功能，从而实现一个完整的智能化控制系统，从而提高加工精度和生产效率。
48.本发明实施例还公开了一种板料的折弯成形装置，如图6所示，该装置包括：
49.获取模块61，用于获取板料在初始折弯成形过程中的折弯参数和初始折弯成形后的初始凸模位移，详细内容参考步骤301所述；
50.确定模块62，用于根据根据所述折弯参数确定所述板料的当前回弹预测值，详细内容参考步骤302所述；
51.调整模块63，用于根据所述当前回弹预测值得到调整信号，利用所述调整信号对所述板料的初始凸模位移进行调整，详细内容参考步骤303所述。
52.本发明实施例还提供了一种板料的折弯成形系统，如图7所示，该板料的折弯成形系统可以包括液压机；控制器，如图处理器701和存储器702，其中处理器701和存储器702可以通过总线或者其他方式连接，图7中以通过总线连接为例；折弯参数采集组件，所述折弯参数采集组件的一端与所述液压机连接，另一端与所述控制器连接，用于采集折弯参数，并将采集的折弯参数发送至所述控制器；折弯参数控制组件，所述折弯参数采集组件的一端与所述液压机连接，另一端与所述控制器连接,用于接收目标位移信号，并将控制所述液压机。
53.示例性地，所述折弯参数采集组件可以包括位移传感器、压力传感器、第一信号调理模块、第二信号调理模块和a/d采集卡；所述位移传感器的一端与所述液压机连接，另一端与所述第一信号调理模块连接，所述第一信号调理模块还与所述a/d采集卡的第一端连接；所述压力传感器的一端与所述液压机连接，另一端与所述第二信号调理模块连接，所述第二信号调理模块还与所述a/d采集卡的第二端连接；所述a/d采集卡的第三端还与所述控制器连接，此外还可以是其他用于采集折弯参数的系统，本发明并不以此为限。
54.示例性地，所述折弯参数控制组件可以包括d/a采集卡、比例放大器、比例方向阀和泵站液压系统；所述d/a采集卡的一端与所述控制器连接，另一端与所述比例放大器连接，所述比例放大器还与所述比例方向阀的第一端连接，所述比例方向阀的第二端与所述泵站液压系统连接，所述比例方向阀的第三端与所述液压机连接，此外还可以是其他用于根据所述折弯参数进行控制的系统，本发明并不以此为限。
55.示例性地，作为本发明一个可选实施方式，如图8所示，板料v形自由折弯的控制系统由简易的冲压液压机、比例方向阀、比例放大器、液压泵站系统、位移传感器、压力传感器、信号调理模块、数据采集卡、计算机测控系统组成。
56.处理器701可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器701还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
57.存储器702作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非
暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的板料的折弯成形方法对应的程序指令/模块。处理器701通过运行存储在存储器702中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的板料的折弯成形方法。
58.存储器702可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器701所创建的数据等。此外，存储器702可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器702可选包括相对于处理器701远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器701。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
59.所述一个或者多个模块存储在所述存储器702中，当被所述处理器701执行时，执行如图3-5所示实施例中的板料的折弯成形方法。
60.上述板料的折弯成形系统具体细节可以对应参阅图3-5所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
61.本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(randomaccessmemory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
62.虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。