一种弯管矫形用智能弯管控制系统及控制方法与流程

1.本发明涉及管道加工技术领域，尤其涉及一种弯管矫形用智能弯管控制系统及控制方法。


背景技术：

2.管道的弯折在管道的加工中是很重要的加工方法，在加工中，多使用弯管器将直管道拧弯，在此过程中，管道的弯折半径以及结构强度会受到不同程度的影响，使得管道在弯折后其强度无法满足工作需求。
3.中国专利授权公告号：cn105149381b公开了一种弯管铰链矫形工装及矫形方法，可以使铰链弯管安装面轮廓度的精度得到提升，满足匹配的要求，同时也能管控铰链弯管安装面轮廓度的一致性，从而在保证匹配满足外观要求的情况下，达到满足批量生产的目的。该发明的弯管铰链矫形工装包括：铰链底座固定部；铰链头端基准部，设有基准面，为待矫形弯管铰链的头端的安装面提供基准；铰链头端弯曲度测量部，位于铰链头端基准部的旁侧，用于对待矫形弯管铰链的头端弯曲度进行测量；铰链r角固定部；铰链头端弯折施力装置，通过对待矫形弯管铰链的头端弯折处进行施力，从而调整待矫形弯管铰链的头端弯折处的弯曲度；台架，用于支撑上述部件及待矫形弯管铰链。
4.但是，上述方法存在以下问题：对于管道弯折后的管壁厚度无法有效控制。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种弯管矫形用智能弯管控制系统及控制方法，用以克服现有技术中对于管道弯折后的管壁厚度无法有效控制，导致管道弯折后强度变差，从而导致管道弯折精度下降的问题。
6.一方面，本发明提供一种弯管矫形用智能弯管控制系统，包括：折弯模块，其用以根据预设折弯策略对待弯管道进行折弯；检测模块，其与所述折弯模块相连，用以对所述待弯管道的外形进行测量；外塑形模块，其与所述折弯模块以及所述检测模块相连，用以根据外补偿策略对所述待弯管道进行外观补偿；内塑形模块，其与所述折弯模块以及所述检测模块相连，用以根据内补偿策略对所述待弯管道进行结构补偿；其中，所述预设折弯策略为根据目标折弯形状将管道以预设弯折半径弯曲预设弯折角度，所述外补偿策略为根据所述待弯管道的外形与目标外形的差别对弯折部位的外形进行调整，所述内补偿策略为根据待弯管道的壁厚对待弯管道进行弯折部位的壁厚调整，所述外观补偿为对待弯管道从轴向和/或切向进行挤压，所述结构补偿为对待弯管道的内壁进行切削和/或加固；其中，所述加固为通过在管道内部的相应位置通过焊接方式增加管道对应位置的强度。
7.进一步地，所述检测模块在对单个待弯管道的外形进行测量时，将完成折弯的所述待弯管道从弯折部位顶点的切向进行拍摄，并形成弯管图像，并将弯管图像与目标图像进行对比，并根据对比结果确定所述外补偿策略和/或所述内补偿策略的调整方式；其中，若检测模块判定弯管图像在所述弯折部位顶点的管径小于所述目标图像，所述检测模块判定以所述外补偿策略对该管道进行塑形；若检测模块判定弯管图像在所述弯折部位顶点的管径大于等于所述目标图像，所述检测模块判定以所述内补偿策略对该管道进行塑形；若检测模块判定弯管图像与所述目标图像在非弯折区域的管径与所述目标图像的管径不同，所述检测模块判定该待弯管道不合格；其中，所述弯折部位顶点为完成弯折的所述待弯折管道对应的弯折部位的几何中心；所述非弯折区域为所述待弯折管道未发生弯折的部分。
8.进一步地，所述内塑形模块在对所述待弯管道以所述内补偿策略进行所述结构补偿时，根据所述检测模块测量的对应弯管图像与所述目标图像的管径差进行结构回顶，并以预设焊接方式对所述弯折部位顶点进行焊接；其中，所述回顶为通过在所述待弯管道的内部利用回顶装置对管道内部进行支撑，对于完成回顶的待弯管道，其外观与对应的目标图像相同；所述预设焊接方式为对管道中远离所述弯折半径对应圆心的所述弯折部位顶点进行焊接。
9.进一步地，所述外塑形模块中在执行所述外补偿策略时，对于单个型号的待弯管道，外塑形模块通过挤压将所述弯折部位顶点的管径调整至待弯管道的平均直径，并以预挤压策略对该型号的待弯管道进行调整；其中，预挤压策略为在所述单个型号的待弯管道进行弯折时，从待弯管道两端施加预设压力；其中，所述预设压力与所述目标图像与所述单个型号的待弯管道的管径差成正比。
10.进一步地，所述折弯模块包括：弯折固定单元，其用以调整所述待弯管道的弯折半径且弯折固定单元的几何中心与所述弯折半径对应的圆心相同；管道固定单元，其与所述弯折固定单元相连，用以固定所述待弯管道；动力单元，其与所述弯折固定单元相连，用以调整所述待弯管道的弯折角度。
11.进一步地，所述外塑形模块包括：固定轴向挤压单元，其与所述弯折固定单元相连，用以固定所述待弯管道；浮动轴向挤压单元，其与所述动力单元相连，用以配合所述固定轴向挤压单元在动力单元弯折所述待弯管道时，对待弯管道的外侧进行挤压；水平挤压单元，其用以对管道从垂直向进行挤压。
12.进一步地，所述内塑形模块包括：支撑单元，其用以对所述待弯管道进行所述结构回顶；焊接单元，其与所述支撑单元相连，用以对所述弯折部位顶点进行焊接。
13.另一方面，本发明提供一种弯管矫形用智能弯管控制方法，包括：步骤s1，将待弯管道进行弯折，并对完成弯折的待弯管道进行固定；
步骤s2，拍摄完成弯折的所述待弯管道，并将其图像与目标图像进行比对；步骤s3，将与所述目标图像的所述待弯管道进行管径判定，并将完成判定的待弯管道进行矫形和/或补强；步骤s4，将完成矫形的待弯管道参数进行记录，并使用预矫形方式对相同参数的待弯管道进行矫形；其中，所述预矫形为将未进行弯折的待弯管道进行挤压。
14.进一步地，在所述步骤s2中，设定所述待弯管道在水平方向上进行弯折，拍摄角度为垂直于水平面的俯视角度。
15.进一步地，在所述步骤s4中，所述待弯管道参数包括待弯管道的材料组分、管径、壁厚、弯折半径以及弯折角。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，利用设置折弯模块、检测模块、外塑形模块、内塑形模块的方式，对弯折后的管道进行外观矫正和结构补强，在有效提升了弯折管道的外观精度的同时，提升了弯折管道的结构强度，从而有效提升了管道的弯折精度。
17.进一步地，利用对待弯管道外观的测量，确定待弯管道的结构强度是否符合标准，并根据待弯管道的外观确定矫形方式，在有效提升了管道整体性的同时，进一步提升了管道的弯折精度。
18.进一步地，利用对管道进行焊接的方式，释放管道外壁中的内应力，在有效提升了管道外壁强度的同时，进一步提升了管道的弯折精度。
19.进一步地，通过挤压的方式对管道进行矫形，在有效提升了管道的整体性的同时，对管道的结构进行合理的调节，从而进一步提升了管道的弯折精度。
20.进一步地，利用拍摄并对管道进行矫形的方式，保证管道的截面轮廓不变形，并根据管道的图像对管道在弯折过程中导致材料褶皱的情况进行补偿，从而进一步提升了管道的弯折精度。
21.进一步地，通过对管道的参数进行记录的方式，在有效提升了管道弯折可控性的同时，进一步提升了管道的弯折精度。
附图说明
22.图1为本发明弯管矫形用智能弯管控制系统的结构示意图；图2为本发明弯管矫形用智能弯管控制方法的流程图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
24.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
25.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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。
26.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
27.请参阅图1所示，其为本发明弯管矫形用智能弯管控制系统的结构示意图，基于弯管矫形用智能弯管控制系统，包括：折弯模块，其用以根据预设折弯策略对待弯管道进行折弯；检测模块，其与折弯模块相连，用以对待弯管道的外形进行测量；外塑形模块，其与折弯模块以及检测模块相连，用以根据外补偿策略对待弯管道进行外观补偿；内塑形模块，其与折弯模块以及检测模块相连，用以根据内补偿策略对待弯管道进行结构补偿；其中，预设折弯策略为根据目标折弯形状将管道以预设弯折半径弯曲预设弯折角度，外补偿策略为根据待弯管道的外形与目标外形的差别对弯折部位的外形进行调整，内补偿策略为根据待弯管道的壁厚对待弯管道进行弯折部位的壁厚调整，外观补偿为对待弯管道从轴向和/或切向进行挤压，结构补偿为对待弯管道的内壁进行切削和/或加固；其中，加固为通过在管道内部的相应位置通过焊接方式增加管道对应位置的强度。
28.在实施中，检测模块可以利用激光扫描、影响拍摄以及卡尺测量的方式对待弯管道的外形进行测量，能够测量待弯管道的外形即可，其测量形式和测量器具不唯一。
29.本发明利用设置折弯模块、检测模块、外塑形模块、内塑形模块的方式，对弯折后的管道进行外观矫正和结构补强，在有效提升了弯折管道的外观精度的同时，提升了弯折管道的结构强度，从而有效提升了管道的弯折精度。
30.具体而言，检测模块在对单个待弯管道的外形进行测量时，将完成折弯的待弯管道从弯折部位顶点的切向进行拍摄，并形成弯管图像，并将弯管图像与目标图像进行对比，并根据对比结果确定外补偿策略和/或内补偿策略的调整方式；其中，若检测模块判定弯管图像在弯折部位顶点的管径小于目标图像，检测模块判定以外补偿策略对该管道进行塑形；若检测模块判定弯管图像在弯折部位顶点的管径大于等于目标图像，检测模块判定以内补偿策略对该管道进行塑形；若检测模块判定弯管图像与目标图像在非弯折区域的管径与目标图像的管径不同，检测模块判定该待弯管道不合格；其中，弯折部位顶点为完成弯折的待弯折管道对应的弯折部位的几何中心；非弯折区域为待弯折管道未发生弯折的部分。在实施中，将水平放置的管道从上向下拍摄其对应的图像，并将该图像与目标图像进行对比；在管道弯折过程中，其对应弯折部位分为内弯和外弯，其中，内弯对应的管壁会被挤压，外弯对应的管壁会被拉伸，在此过程中，若外弯发生破坏性的形变，管道本身会在水平方向上变瘪，此时，可以通过割开外弯对应的管壁以破坏其应力，或者在管内对外弯进行
加固，均可破坏外弯中产生的拉应力，从而使管道的外观与目标外观更加接近。
31.利用对待弯管道外观的测量，确定待弯管道的结构强度是否符合标准，并根据待弯管道的外观确定矫形方式，在有效提升了管道整体性的同时，进一步提升了管道的弯折精度。
32.具体而言，内塑形模块在对待弯管道以内补偿策略进行结构补偿时，根据检测模块测量的对应弯管图像与目标图像的管径差进行结构回顶，并以预设焊接方式对弯折部位顶点进行焊接；其中，回顶为通过在待弯管道的内部对管道内部进行支撑，对于完成回顶的待弯管道，其外观与对应的目标图像相同；预设焊接方式为对管道中远离弯折半径对应圆心的弯折部位顶点进行焊接；在实施中，将管道内部通过埋件、管道内支架或千斤顶的方式均能够达到对管道进行结构回顶的作用，上述方式均可进行选择，能够使因弯折导致截面变小的管道恢复到原有管径即可，当管道恢复到原有管径时，即可判定已完成结构回顶。
33.可以理解的是，在通过在管道内部利用结构回顶的方式将管道截面变小的部分恢复至原有管径，在管道受弯变形时，其外侧管道受拉变薄，内侧管道受挤变厚，此时应用内补偿策略将外侧管壁进行焊接，能够将外侧管壁因受拉变薄位置的壁厚增加至不影响管道整体结构强度的壁厚，此时，即可判定内补偿策略已完成。
34.利用对管道进行焊接的方式，释放管道外壁中的内应力，在有效提升了管道外壁强度的同时，进一步提升了管道的弯折精度。
35.具体而言，外塑形模块中在执行外补偿策略时，对于单个型号的待弯管道，外塑形模块通过挤压将弯折部位顶点的管径调整至待弯管道的平均直径，并以预挤压策略对该型号的待弯管道进行调整；其中，预挤压策略为在单个型号的待弯管道进行弯折时，从待弯管道的两端施加预设压力；其中，预设压力与目标图像与单个型号的待弯管道的管径差成正比。
36.在实施中，目标图像与单个型号的待弯管道的管径差以mm计，以下述为例若管径差为10mm，对应施加的压力为35n；若测得管径差为2mm，对应施加的压力为7n；若测得管径差为20mm，对应施加的压力为70n；可以理解的是，上述管径差不大于待弯管道直径的10%，若大于待弯管道直径的10%，检测模块判定该管道无法弯折。
37.通过挤压的方式对管道进行矫形，在有效提升了管道的整体性的同时，对管道的结构进行合理的调节，从而进一步提升了管道的弯折精度。
38.具体而言，折弯模块包括：弯折固定单元，其用以调整待弯管道的弯折半径且弯折固定单元的几何中心与弯折半径对应的圆心相同；管道固定单元，其与弯折固定单元相连，用以固定待弯管道；动力单元，其与弯折固定单元相连，用以调整待弯管道的弯折角度。
39.具体而言，外塑形模块包括：
固定轴向挤压单元，其与弯折固定单元相连，用以固定待弯管道；浮动轴向挤压单元，其与动力单元相连，用以配合固定轴向挤压单元在动力单元弯折待弯管道时，对待弯管道的外侧进行挤压；水平挤压单元，其用以对管道从垂直向进行挤压。
40.具体而言，内塑形模块包括：支撑单元，其用以对待弯管道进行结构回顶；焊接单元，其与支撑单元相连，用以对弯折部位顶点进行焊接。
41.请参阅图2所示，其为本发明弯管矫形用智能弯管控制方法的流程图，包括：步骤s1，将待弯管道进行弯折，并对完成弯折的待弯管道进行固定；步骤s2，拍摄完成弯折的待弯管道，并将其图像与目标图像进行比对；步骤s3，将与目标图像的待弯管道进行管径判定，并将完成判定的待弯管道进行矫形和/或补强；步骤s4，将完成矫形的待弯管道参数进行记录，并使用预矫形方式对相同参数的待弯管道进行矫形；其中，预矫形为将未进行弯折的待弯管道进行挤压。
42.利用拍摄并对管道进行矫形的方式，保证管道的截面轮廓不变形，并根据管道的图像对管道在弯折过程中导致材料褶皱的情况进行补偿，从而进一步提升了管道的弯折精度。
43.具体而言，在步骤s2中，设定待弯管道在水平方向上进行弯折，拍摄角度为垂直于水平面的俯视角度。
44.具体而言，在步骤s4中，待弯管道参数包括待弯管道的材料组分、管径、壁厚、弯折半径以及弯折角。
45.通过对管道的参数进行记录的方式，在有效提升了管道弯折可控性的同时，进一步提升了管道的弯折精度。
46.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，包括：折弯模块，其用以根据预设折弯策略对待弯管道进行折弯；检测模块，其与所述折弯模块相连，用以对所述待弯管道的外形进行测量；外塑形模块，其与所述折弯模块以及所述检测模块相连，用以根据外补偿策略对所述待弯管道进行外观补偿；内塑形模块，其与所述折弯模块以及所述检测模块相连，用以根据内补偿策略对所述待弯管道进行结构补偿；其中，所述预设折弯策略为根据目标折弯形状将管道以预设弯折半径弯曲预设弯折角度，所述外补偿策略为根据所述待弯管道的外形与目标外形的差别对弯折部位的外形进行调整，所述内补偿策略为根据待弯管道的壁厚对待弯管道进行弯折部位的壁厚调整，所述外观补偿为对待弯管道从轴向和/或切向进行挤压，所述结构补偿为对待弯管道的内壁进行切削和/或加固；其中，所述加固为通过在管道内部的相应位置通过焊接方式增加管道对应位置的强度。2.根据权利要求1所述的弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，所述检测模块在对单个待弯管道的外形进行测量时，将完成折弯的所述待弯管道从弯折部位顶点的切向进行拍摄，并形成弯管图像，并将弯管图像与目标图像进行对比，并根据对比结果确定所述外补偿策略和/或所述内补偿策略的调整方式；其中，若检测模块判定弯管图像在所述弯折部位顶点的管径小于所述目标图像，所述检测模块判定以所述外补偿策略对该管道进行塑形；若检测模块判定弯管图像在所述弯折部位顶点的管径大于等于所述目标图像，所述检测模块判定以所述内补偿策略对该管道进行塑形；若检测模块判定弯管图像与所述目标图像在非弯折区域的管径与所述目标图像的管径不同，所述检测模块判定该待弯管道不合格；其中，所述弯折部位顶点为完成弯折的所述待弯折管道对应的弯折部位的几何中心；所述非弯折区域为所述待弯折管道未发生弯折的部分。3.根据权利要求2所述的弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，所述内塑形模块在对所述待弯管道以所述内补偿策略进行所述结构补偿时，根据所述检测模块测量的对应弯管图像与所述目标图像的管径差进行结构回顶，并以预设焊接方式对所述弯折部位顶点进行焊接；其中，所述回顶为通过在所述待弯管道的内部利用回顶装置对管道内部进行支撑，对于完成回顶的待弯管道，其外观与对应的目标图像相同；所述预设焊接方式为对管道中远离所述弯折半径对应圆心的所述弯折部位顶点进行焊接。4.根据权利要求3所述的弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，所述外塑形模块中在执行所述外补偿策略时，对于单个型号的待弯管道，外塑形模块通过挤压将所述弯折部位顶点的管径调整至待弯管道的平均直径，并以预挤压策略对该型号的待弯管道进行调整；其中，预挤压策略为在所述单个型号的待弯管道进行弯折时，从待弯管道两端施加预设压力；
其中，所述预设压力与所述目标图像与所述单个型号的待弯管道的管径差成正比。5.根据权利要求4所述的弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，所述折弯模块包括：弯折固定单元，其用以调整所述待弯管道的弯折半径且弯折固定单元的几何中心与所述弯折半径对应的圆心相同；管道固定单元，其与所述弯折固定单元相连，用以固定所述待弯管道；动力单元，其与所述弯折固定单元相连，用以调整所述待弯管道的弯折角度。6.根据权利要求5所述的弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，所述外塑形模块包括：固定轴向挤压单元，其与所述弯折固定单元相连，用以固定所述待弯管道；浮动轴向挤压单元，其与所述动力单元相连，用以配合所述固定轴向挤压单元在动力单元弯折所述待弯管道时，对待弯管道的外侧进行挤压；水平挤压单元，其用以对管道从垂直向进行挤压。7.根据权利要求6所述的弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，所述内塑形模块包括：支撑单元，其用以对所述待弯管道进行所述结构回顶；焊接单元，其与所述支撑单元相连，用以对所述弯折部位顶点进行焊接。8.一种使用权利要求1-7任一项权利要求所述系统的弯管矫形用智能弯管控制方法，其特征在于，包括：步骤s1，将待弯管道进行弯折，并对完成弯折的待弯管道进行固定；步骤s2，拍摄完成弯折的所述待弯管道，并将其图像与目标图像进行比对；步骤s3，将与所述目标图像的所述待弯管道进行管径判定，并将完成判定的待弯管道进行矫形和/或补强；步骤s4，将完成矫形的待弯管道参数进行记录，并使用预矫形方式对相同参数的待弯管道进行矫形；其中，所述预矫形为将未进行弯折的待弯管道进行挤压。9.根据权利要求8所述的弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，在所述步骤s2中，设定所述待弯管道在水平方向上进行弯折，拍摄角度为垂直于水平面的俯视角度。10.根据权利要求9所述的弯管矫形用智能弯管控制系统，其特征在于，在所述步骤s4中，所述待弯管道参数包括待弯管道的材料组分、管径、壁厚、弯折半径以及弯折角。

技术总结
本发明涉及管道加工技术领域，尤其涉及一种弯管矫形用智能弯管控制系统及控制方法，其系统包括：折弯模块，其用以根据预设折弯策略对待弯管道进行折弯；检测模块，其用以对待弯管道的外形进行测量；外塑形模块，其用以根据外补偿策略对待弯管道进行外观补偿；内塑形模块，其用以根据内补偿策略对待弯管道进行结构补偿；本发明利用设置上述模块，对弯折后的管道进行外观矫正和结构补强，在有效提升了弯折管道的外观精度的同时，提升了弯折管道的结构强度，从而有效提升了管道的弯折精度。从而有效提升了管道的弯折精度。从而有效提升了管道的弯折精度。


技术研发人员：马耀宗 王彦峰 袁冬青
受保护的技术使用者：盛利达科技（张家港）有限公司
技术研发日：2023.08.01
技术公布日：2023/9/7