基于板料成形过程的随动闭环控制系统及方法与流程

文档序号:12662026阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于板料成形过程的随动闭环控制系统,其特征在于:包括线性结构光发生装置、成像装置、信号处理器(4)、图像处理器(3)、运动控制单元(15)、运动单元,所述的线性结构光发生装置、成像装置、信号处理器固定在工作平台(7)上,所述的信号处理器(4)的输出端与线性结构光发生装置的输入端电连接,所述的成像装置的输出端与信号处理器(4)的输入端电连接,所述的信号处理器(4)的输出端与图像处理器(3)的输入端电连接,所述的图像处理器(3)的输出端与运动控制单元(15)的输入端电连接,所述的运动控制单元(15)的输出端与运动单元电连接,所述的运动单元驱动工作平台(7)运动。

2.权利要求1所述的基于板料成形过程的随动闭环控制系统,其特征在于:所述的线性结构光发生装置包括激光发射器(5)和位于所述激光发射器(5)的光束发出端前方的第一透镜(6),所述的激光发射器(5)的输入端与信号处理器(4)的输出端电连接,所述的激光发射器(5)的光束经过第一透镜(6)汇聚到板料(10)的变形区。

3.权利要求2所述的基于板料成形过程的随动闭环控制系统,其特征在于:所述的成像装置包括镜片组(1)和图像传感器(2),所述的镜片组(1)位于图像传感器(2)和板料(10)之间,所述的图像传感器(2)的输出端与信号处理器(4)的输入端电连接,所述的镜片组(1)包括用于过滤红外光的滤镜和第二透镜。

4.权利要求1或2或3所述的基于板料成形过程的随动闭环控制系统,其特征在于:所述的运动控制单元(15)包括平台位移控制单元(11)和随动对象控制单元(8),所述的运动单元包括平台位移装置(12)和随动对象(9),所述的图像处理器(3)的输出端分别与平台位移控制单元(11)和随动对象控制单元(8)的输入端电连接,所述的平台位移控制单元(11)的输出端电连接平台位移装置(12),所述的平台位移装置(12)带动工作平台(7)运动,所述的随动对象控制单元(8)电连接随动对象(9)驱动随动对象(9)运动。

5.权利要求1或2或3所述的基于板料成形过程的随动闭环控制系统,其特征在于:所述的运动单元为随动对象(9),所述的工作平台(7)与随动对象(9)固定连接,所述的运动控制单元(15)电连接随动对象(9)驱动随动对象(9)。

6.权利要求5所述的基于板料成形过程的随动闭环控制系统,其特征在于:所述的随动对象(9)为主加工头组件,所述主加工头组件与成像装置均处于板料(10)的同一侧。

7.权利要求5所述的基于板料成形过程的随动闭环控制系统,其特征在于:所述的随动对象(9)为辅助加工头组件,所述辅助加工头组件与成像装置处于板料(10)的同一侧,所述板料(10)的另一侧设有主动加工头系统,所述的主动加工头系统包括主动加工头控制单元(13)和主动加工头组件(14),所述的主动加工头控制单元(13)的输出端与主动加工头组件(14)电连接。

8.一种采用权利要求4的基于板料成形过程的随动闭环控制系统的控制方法,其特征在于:步骤如下,

a、在随动对象控制单元(8)内预设随动对象(9)的加工路径,在平台位移控制单元(11)内预设平台位移装置(12)的检测路径,所述加工路径和所述检测路径存在一一对应关系;

b、线性结构光发生装置将线性结构光投射到板料(10)表面的待分析成形区形成与板料(10)变形过程相关的投影条纹,且固定在平台位移装置(12)上的工作平台(7)带动成像装置、信号处理器(4)、图像处理器(3)按照预设检测路径进行检测;

c、从板料(10)反射回的光经成像装置,形成与投影条纹相关的电信号;

d、信号处理器(4)将电信号转化为二维图像;

e、利用图像处理器(3)提取二维图像的中心线,通过坐标变换复原待分析成形区的二维特征曲线;

f、利用信号处理器(4)根据二维特征曲线计算出随动对象(9)的参考点的实时坐标值及法向矢量;

g、将计算结果发送至随动对象控制单元(8),并与随动对象控制单元(8)的预设值相比较,且计算出随动对象(9)的修正值;

h、根据修正值,随动对象控制单元(8)控制随动对象(9)进行调整;

i、按照设置的频率不断重复步骤b-h,不断对随动对象(9)进行调整。

9.一种采用权利要求6中的基于板料成形过程的随动闭环控制系统的控制方法,其特征在于:步骤如下,

a、在运动控制单元(15)内预设主加工头组件的运动路径;

b、线性结构光发生装置将线性结构光投射到板料(10)表面的待分析成形区形成与板料(10)变形过程相关的投影条纹,且固定在主加工头组件上的工作平台(7)带动成像装置、信号处理器(4)、图像处理器(3)按照主加工头组件的预设运动路径进行检测;

c、从板料(10)反射回的光经成像装置,形成与投影条纹相关的电信号;

d、信号处理器(4)将电信号转化为二维图像;

e、利用图像处理器(3)提取二维图像的中心线,通过坐标变换复原待分析成形区的二维特征曲线;

f、利用信号处理器(4)根据二维特征曲线计算出主加工头组件的参考点的实时坐标值及法向矢量;

g、将计算结果发送至运动控制单元(15),并与运动控制单元(15)的预设值相比较,且计算出主加工头组件的修正值;

h、根据修正值,运动控制单元(15)控制主加工头组件进行调整;

i、按照设置的频率不断重复步骤b-h,不断对主加工头组件进行调整。

10.一种采用权利要求7中的基于板料成形过程的随动闭环控制系统的控制方法,其特征在于:步骤如下,

a、在运动控制单元(15)内预设辅助加工头组件的运动路径;在主动加工头控制单元(13)内预设主动加工头组件(14)的加工路径;

b、线性结构光发生装置将线性结构光投射到板料(10)表面的待分析成形区形成与板料(10)变形过程相关的投影条纹,且固定在辅助加工头组件上的工作平台(7)带动成像装置、信号处理器(4)、图像处理器(3)按照辅助加工头组件的预设运动路径进行检测,主动加工头组件(14)按照预设加工路径进行加工。

c、从板料(10)反射回的光经成像装置,形成与投影条纹相关的电信号;

d、信号处理器(4)将电信号转化为二维图像;

e、利用图像处理器(3)提取二维图像的中心线,通过坐标变换复原待分析成形区的二维特征曲线;

f、利用信号处理器(4)根据二维特征曲线计算出辅助加工头组件的参考点的实时坐标值及法向矢量;

g、将计算结果发送至运动控制单元(15),并与运动控制单元(15)的预设值相比较,且计算出辅助加工头组件的修正值;

h、根据修正值,运动控制单元(15)控制辅助加工头组件进行调整;

i、按照设置的频率不断重复步骤b-h,不断对辅助加工头组件进行调整。

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