水火弯板机数控系统研究

GuangdongUniversityofTechnology水火弯板机数控系统研究项目类型：横向项目立项时间：2007.12项目编号：2007301完成时间：2008.09TheResearchonIntelligentControlofLine-heatingSystem项目的目的及意义水火弯板是目前国内外各船厂普遍采用的船体外板无模成型方法．水火弯板曲面成形是造船生产中技术性强、难度大、影响因素多、操作技艺难以掌握的手工工艺。随着计算机技术的发展，已经基本实现了弯板工艺的参数预报系统．在此预报系统的基础上开发智能机器人将改变该工艺过分依赖人工经验的现状。提高弯板效率，提高生产速度，缩短造船周期，对提高造船质量、降低造船成本有重要意义。人工加工与自动化加工1.人工加工可加工板型小，依赖工人的经验。2.对工人身体损害大，技术断代。3.人工加工效率低水火弯板机数控系统的特点基于TRIO的MC206和Emerson的PLC的运动控制系统来完成对各轴的运动控制。限位保护灵敏，具有高稳定性和可靠性枪头以浮动方式和升降轴连接，避免加热不均匀的问题X轴采用双边驱动，并加入补偿算法。避免了X轴方向两边不同步的问题避免因龙门架跨度和重量都比较大，而难于保证加工精度的问题以及造成机械结构变形的问题水火弯板机数控系统的特点提供丰富、方便的图形化的焰道编辑功能。解决专家系统软件生成焰道的不足避免由人工检查焰道数据来排除错误造成的额外人工和错误。测量和加工过程的实时图形显示。使得操作人员实时掌握当前工艺具体的进展情况。例如当前测量的是肋骨线上的哪个点，还有哪条肋骨线没有测量；再如当前加工的焰道离终点还有多远，下一条的焰道在哪里，还剩几条焰道等。水火弯板机数控系统的特点对于加工完的钢板通过C#和Matlab混合编程实现立体成形测量完的钢版以三维形式显示在控制软件界面便于对比目标板进行二次加工该软件的特点主要是功能完善，使用方便，效率高。该系统于2008年8月完成现场调试工作，投入广船国际生产车间中使用，使用效果良好。系统构成及运动要求水火弯板工艺中主要有板形测量运动、焰道加工运动。下图是机床示意图，系统总共需要六个运动轴：导轨龙门架ZZ1CX2X1Y机床纵向移动的X1，X2轴托板在龙门架上的横向移动的Y轴枪头垂直上下移动的Z轴测量激光轴上下移动的Z1轴及支撑支架旋转的C轴系统构成及运动要求三种操作模式手动模式（校准）、测量模式（获取加工板数据）和加工模式（自动）。手动模式需要实现X1，X2在纵向的同步运动控制及其它轴在各自方向的单独运动控制，测量模式需要实现X1，X2在纵向的同步运动控制，沿测量轨迹（直线）的纵向X轴和横向Y轴的联动控制，及激光轴Z1的上下移动；加工模式要实现X1，X2在纵向的同步运动控制，沿加工轨迹（直线）的纵向X轴和横向Y轴的联动控制，及支撑支架C轴旋转运动控制运动又分为连续运动和增量运动运动轴XYZZ1C定位精度±0.1mm±0.1mm±0.1mm±0.1mm±0.1°运动范围12m4m0.83m0.63m360°最高速度220.0m/s220.0m/s66.7m/s125m/s120°/s三种操作模式手动模式（校准）、测量模式（获取加工板数据）和加工模式（自动）。手动模式需要实现X1，X2在纵向的同步运动控制及其它轴在各自方向的单独运动控制，测量模式需要实现X1，X2在纵向的同步运动控制，沿测量轨迹（直线）的纵向X轴和横向Y轴的联动控制，及激光轴Z1的上下移动；加工模式要实现X1，X2在纵向的同步运动控制，沿加工轨迹（直线）的纵向X轴和横向Y轴的联动控制，及支撑支架C轴旋转运动控制运动又分为连续运动和增量运动运动控制性能要求系统结构MC206控制纵向X1轴和X2轴、横向Y轴和枪头旋转C轴PLC控制激光测距升降Z1轴和枪头升降Z轴所有数字量的输入输出交给PLC进行处理两者通过MODBUS进行实时数据的交互MC206运动控制器数据交换表以太网加工程序手动运动测量程序RS485MODBUS通讯艾默生PLC测距程序水火控制数据交换表RS485MODBUS通讯限位保护工控机上位控制软件焰道计算软件人机界面测量操作员以太网TRIO组件TXT数据文件数据处理加工手动参数软件设计软件设计模块图较准板形加工进度与焰道图形和数据手动开始加工板形加工进度、焰道图形和数据板形焰道图形数据报警文件管理参数设置系统管理板形设计图形实际图形比较手动板形焰道设计自动开始加工板形预定垫高各轴清零测量校准加工绘图较准参数图形文件诊断主程序程序运行界面截图申请的国家专利申请4项国家专利3项发明专利，1项实用新型专利申请专利包括加工方法，多轴运动控制系统等四项专利均已公开。申请的国家专利发表的论文胡晓文程良伦.基于MC206数控水火弯板机控制系统的设计.电气自动化.2009年2月,总第182期胡晓文.水火弯板机智能控制系统的研究.广东工业大学硕士学位论文.2009年5月答辩江伟欢程良伦.水火弯板运动控制系统的研究.机床与液压录用.2009年第9期发表谢谢！水火弯板机数控系统研究TheResearchonIntelligentControlofLine-heatingSystem报告完毕！