铜排拉拔偏移检测与补偿控制装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110014047A(43)申请公布日2019.07.16(21)申请号201910392137.9(22)申请日2019.05.13(71)申请人湘潭大学地址411201湖南省湘潭市雨湖区羊牯塘(72)发明人刘金刚张聪悦赵子衡傅兵赵又红(74)专利代理机构湘潭市汇智专利事务所(普通合伙)43108代理人颜昌伟(51)Int.Cl.B21C1/16(2006.01)B21C1/28(2006.01)B21C1/30(2006.01)权利要求书2页说明书4页附图2页(54)发明名称铜排拉拔偏移检测与补偿控制装置及方法(57)摘要本发明公开了一种铜排拉拔偏移检测与补偿控制装置及方法，装置包括工作台、拉拔小车、相机、计算机、控制仪及压电陶瓷，所述工作台上设有拉拔模具；所述拉拔小车置于工作台上，拉拔小车包括夹持部和导轮部；夹持部用于夹持铜排，安装在导轮部上；拉拔小车通过液压缸与工作台连接；所述相机位于铜排出模具口位置，相机的镜头朝向铜排的窄边，相机通过电缆与计算机连接；所述控制仪分别通过电缆与计算机、压电陶瓷相连接；压电陶瓷胶接于拉拔小车夹持部与导轮部之间。本发明结构简单、流程简洁，能够对拉拔力偏移情况进行准确判断；且能对偏移进行补偿调整，实现铜排拉拔实时偏移检测与补偿控制，提升了铜排表面质量与性能。CN110014047ACN110014047A权利要求书1/2页1.一种铜排拉拔偏移检测与补偿控制装置，其特征在于：包括工作台、拉拔小车、相机、计算机、控制仪及压电陶瓷，所述工作台上设有拉拔模具；所述拉拔小车置于工作台上，拉拔小车包括夹持部和导轮部；夹持部用于夹持铜排，安装在导轮部上；拉拔小车通过液压缸与工作台连接；所述相机位于铜排出模具口位置，相机的镜头朝向铜排的窄边，相机通过电缆与计算机连接；所述控制仪分别通过电缆与计算机、压电陶瓷相连接；压电陶瓷胶接于拉拔小车的夹持部与导轮部之间。2.根据权利要求1所述的铜排拉拔偏移检测与补偿控制装置，其特征在于：压电陶瓷由多片压电陶瓷片并联叠堆而成。3.根据权利要求1所述的铜排拉拔偏移检测与补偿控制装置，其特征在于：还包括背景板，所述背景板与相机分别置于铜排的两侧，相机的镜头与背景板相对设置。4.一种利用权利要求1-3中任一权利要求所述的铜排拉拔偏移检测与补偿控制装置的铜排拉拔偏移检测与补偿控制方法，包括以下步骤：1)控制仪输出预电压，使得压电陶瓷输出预位移，预留拉拔力上偏移补偿空间，开始拉拔；2)利用相机每间隔一段时间拍摄铜排窄边图像，并将图像信息传输至计算机；3)计算机进行图像处理，获取铜排表面塑性变形信息，计算偏移角；4)判断是否存在拉拔力偏移，若不存在，结束；若存在，进行下一步骤；5)根据偏移角、拍摄间隔及次数，计算补偿高度；6)根据压电陶瓷电致伸缩效应，计算控制仪应输出电压；7)调整控制仪输出电压，压电陶瓷输出相应位移进行偏移补偿；8)结束。5.根据权利要求4所述的铜排拉拔偏移检测与补偿控制方法，步骤3)中所述图像处理具体操作如下：(1)读取图像信息，并对图像进行灰度处理；(2)利用canny方法对灰度图像进行边缘检测，得到边界的二值图像；(3)利用hough变换函数检测二值图像中直线，获取偏移信息；hough变换函数的数学表达式为:rho＝x·cos(theta)+y·sin(theta)其中：rho为原点到直线的距离；theta为直线和X轴之间的夹角；x和y分别为直角坐标系的坐标；(4)计算偏移角，计算方法如下：theta大于零时，偏移角计算公式为：θ＝90°-theta；theta小于零时，偏移角计算公式为：θ＝-90°-theta。6.根据权利要求4所述的铜排拉拔偏移检测与补偿控制方法，步骤4)中，拉拔力偏移是否存在的判定方法为：偏移角是否为零，若是，则拉拔力不存在偏移；若否，则拉拔力存在偏移，且当偏移角大于零时，拉拔力向上偏移，当偏移角小于零时，拉拔力向下偏移。7.根据权利要求4所述的铜排拉拔偏移检测与补偿控制方法，步骤5)中，补偿高度计算2CN110014047A权利要求书2/2页公式为：h＝v·n·t0·sinθ其中：h为补偿高度，v为拉拔速度，n为拍摄次数，t0为拍摄间隔时间，θ为偏移角。8.根据权利要求4所述的铜排拉拔偏移检测与补偿控制方法，步骤6)中，控制仪输出电压计算公式为：其中：U为控制仪输出电压，h为补偿高度，N为陶瓷片数量(层数)，d33为极化方向上压电陶瓷的压电应变系数，S33为极化方向上压电陶瓷的弹性柔顺系数，P为压电陶瓷受到的作用力，S为陶瓷片面积，L为单个陶瓷片厚度，Uo为控制仪输出预电压。3CN110014047A说明书1/4页铜排拉拔偏移检测与补偿控制装置及方法技术领域