[发明专利]一种水火弯板智能加工高度保持装置及方法

说明书

本发明提供一种水火弯板智能加工高度保持装置，火枪平台上设有火枪和测距传感器，测距数据获取模块实时获取火枪在工作中，测距传感器与待加工钢板之间的工作间距；高度差比较模块将工作间距与预设间距进行比较，当工作间距超出预设间距时，计算工作间距与预设间距之间的间距差值；电机控制单元根据高度差比较计算模块计算的间距差值，控制伺服电机运行，使Z轴升降机构带动火枪平台升降，将测距传感器测量的与待加工钢板之间的工作间距调节到预设间距范围内。实现水火弯板智能机器人火枪高度自动跟踪的功能，使其高度保持在工艺要求的范围内。

技术领域

本发明涉及大型复杂船体外板加工技术领域，具体涉及一种水火弯板智能加工高度保持装置及方法。

背景技术

水火弯板也称线状加热成型(line heating或line heat of forming)，它是一种利用金属板局部受热高温冷却后产生的局部热弹塑性变形而达到整体弯曲的一种成型工艺。水火弯板成形工艺方法于20世纪50、60年代起源于日本，由于加工快、操作灵活、不需要其他设备及适于复杂形状的成形加工等优点，被迅速而广泛应用于世界各地的船厂中，并成为了双曲度外板的主要加工方式。目前几乎所有的双曲度船体外板都是采用水火弯板工艺形成的。

水火弯板工艺过程实现自动化是提高生产效率、减轻工人劳动强度、降低能耗的必要手段。当今各种船舶的外表面大多都是由复杂的、不可展的空间曲面构成，把钢板加工成这样的曲面，目前在国内外大部分船厂主要还是采用燃气火焰在钢板表面局部进行加热，当加热区达到一定温度后再降温，利用金属的热弹塑性收缩变形原理，以获得良好的整体变形，这就是所说的水火弯板加工工艺。

在水火弯板过程中，火枪的高度变化会直接导致钢板焰道上受热的变化，从而严重影响钢板预期的成形效果。在水火弯板加工之前，采用激光测距装置对外板加工时的复杂曲面需进行大尺寸大范围的检测，虽然在加工时得到火枪的空间坐标数据，但加工过程中钢板会发生形变，与之前测量的数据有较大的误差，导致水火弯板过程中钢板受热的变化，影响加热成型效果，进而影响钢板的整体弯曲成型。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种水火弯板智能加工高度保持装置，包括：智能机器人，智能机器人设有火枪平台，用于驱动火枪平台升降的Z轴升降机构，与Z轴升降机构连接的伺服电机以及控制装置；火枪平台上设有火枪和测距传感器；

所述控制装置包括：测距数据获取模块、工作距离设置模块、高度差比较计算模块、电机控制单元；

所述工作距离设置模块用于在标准状态下，预设测距传感器与待加工钢板之间的预设间距；

所述测距数据获取模块与测距装置电连接，所述测距数据获取模块用于实时获取火枪在工作中，测距传感器与待加工钢板之间的工作间距；

所述高度差比较计算模块分别与测距数据获取模块、工作距离设置模块、电机控制单元电连接，高度差比较模块用于将工作间距与预设间距进行比较，当工作间距超出预设间距时，计算工作间距与预设间距之间的间距差值；

所述电机控制单元用于根据高度差比较计算模块计算的间距差值，控制伺服电机运行，使Z轴升降机构带动火枪平台升降，将测距传感器测量的与待加工钢板之间的工作间距调节到预设间距范围内。

优选地，所述控制装置还包括：倾角设置模块；

所述倾角设置模块用于设置测距传感器与水平面之间的夹角α；

所述工作距离设置模块还用于在标准状态下，测距传感器测量与待加工钢板之间的预设间距L₀，并通过L*sin(α)计算出火枪与待加工钢板之间火枪预设间距H₀；