基于物联网的保险柜体钣金成型加工方法及系统与流程

本技术涉及金属板加工相关领域，尤其涉及基于物联网的保险柜体钣金成型加工方法及系统。

背景技术：

1、钣金成型与拼焊加工是保险柜体批量制造的核心工序，柜体成型后焊缝内部叠加残余应力缺陷会直接降低柜体结构强度、缩短产品使用寿命，该类应力缺陷管控是钣金柜体加工领域亟须解决的关键制造难题。目前行业内针对钣金折弯、拼焊产生的残余应力管控主流通用手段分为两道独立工序，折弯工序依靠固定标准模具参数完成板材成型，拼焊工序采用恒定焊接电流、行走速度完成焊缝熔合，成型、焊接完成后统一通过整机全域超声波激振方式去除板材内部残余应力。现有分阶段独立管控、全域统一去应力的加工模式无法关联折弯成型产生的初始残余应力与焊接热输入波动带来的新增应力，易出现焊缝局部应力叠加超标、非缺陷区域无效激振损耗设备、高风险应力区域应力消除不充分的多重制造缺陷。

2、现阶段相关技术中，钣金柜体折弯-拼焊全流程应力协同管控存在无法精准定位焊缝局部高应力风险区域并实现差异化定向去应力处理的技术问题。

技术实现思路

1、本技术通过提供基于物联网的保险柜体钣金成型加工方法及系统，通过工业物联网感知网络采集数控折弯机单次成型的位移-压力曲线，再对该曲线做时空截断得到应力响应数据并解析出折弯残余应力场分布域，随后在机器人多道拼焊柜体时利用电弧传感器实时提取电源逆变器高阶电流谐波模长，接着以残余应力场分布域为先验约束结合谐波模长动态锁定焊缝并识别上下两处高风险指示区域，再分析两处区域生成目标柔性加工工艺方案，最后远程操控超声波去应力机构依据该方案对两处指示区域做局部定向激振去应力处理等技术手段，解决了现有钣金柜体折弯-拼焊全流程应力协同管控存在的无法精准定位焊缝局部高应力风险区域并实现差异化定向去应力处理的技术问题，达到了精准锁定焊缝局部高应力区域、针对缺陷区域差异化消除叠加残余应力、减少无差别全域激振造成的设备损耗、充分释放高风险点位内部应力、提升保险柜体整体结构强度与成品加工一致性的技术效果。

2、本技术提供基于物联网的保险柜体钣金成型加工方法，包括：利用工业物联网感知网络以预设采集频率，实时获取数控折弯机在单次成型过程中的位移-压力曲线；对所述位移-压力曲线进行加工时空截断处理，确定应力响应数据，并结合应力响应数据进行折弯残余应力解析，确定折弯残余应力场分布域；在全自动机器人拼焊工作站对保险柜体进行多道拼焊的过程中，通过所述工业物联网感知网络中的电弧传感器，实时提取拼焊电源逆变器的高阶电流谐波模长；将所述折弯残余应力场分布域作为先验物理约束边界，根据所述高阶电流谐波模长的实时变化对焊缝区域进行双端动态锁定，分别识别出对应高风险病态加工区域的上端指示区域和下端指示区域；遍历所述上端指示区域和所述下端指示区域进行纠偏控制方案分析，获得目标柔性加工工艺方案；远程控制超声波去应力机构根据目标柔性加工工艺方案，针对所述上端指示区域和所述下端指示区域实施局部定向激振去应力控制。

3、在可能的实现方式中，对所述位移-压力曲线进行加工时空截断处理，确定应力响应数据，并结合应力响应数据进行折弯残余应力解析，确定折弯残余应力场分布域，执行以下处理：以模具切入板材后的预设标准差为界，截断并舍弃位移-压力曲线中起始段与卸荷段的应力数据，提取核心保压段的应力响应数据；基于所述应力响应数据进行回弹预测，获得柜体回弹角预测值；根据所述柜体回弹角预测值动态调整所述数控折弯机在死点位置的压入深度和保压时间，映射构建与所述柜体回弹角预测值相匹配的折弯残余应力场分布域。

4、在可能的实现方式中，基于所述应力响应数据进行回弹预测，获得柜体回弹角预测值，执行以下处理：遍历所述应力响应数据与标准物理应力模型进行非线性曲率拟合，获得材料屈服强度偏差值；根据所述材料屈服强度偏差值和保险柜体的名义厚度进行回弹角度计算，获得柜体回弹角预测值。

5、在可能的实现方式中，将所述折弯残余应力场分布域作为先验物理约束边界，根据所述高阶电流谐波模长的实时变化对焊缝区域进行双端动态锁定，分别识别出对应高风险病态加工区域的上端指示区域和下端指示区域，执行以下处理：按照采样时序对所述高阶电流谐波模长进行数值重排，获得高阶谐波特征序列；提取所述折弯残余应力场分布域所覆盖的焊缝位置信息，并在所述高阶谐波特征序列中拦截对应的局部时序特征片段；对所述局部时序特征片段进行双端数值筛选，分别获得超出第一预设百分位的上端波峰点阵和低于第二预设百分位的下端波谷点阵；将所述上端波峰点阵对应的焊接轨迹区域锁定为上端指示区域，并将所述下端波谷点阵对应的焊接轨迹区域锁定为下端指示区域。

6、在可能的实现方式中，在全自动机器人拼焊工作站对保险柜体进行多道拼焊的过程中，通过所述工业物联网感知网络中的电弧传感器，实时提取拼焊电源逆变器的高阶电流谐波模长，还执行以下处理：通过所述工业物联网感知网络实时跟踪并锁定所述全自动机器人拼焊工作站在焊缝上的当前空间坐标；计算沿焊接时间轴在所述当前空间坐标处，多道焊接过程下每道焊接时的期望热输入方差；当所述期望热输入方差大于预设一致性阈值时，按照预设脉冲电流调整表调整当前焊接层道的脉冲电流。

7、在可能的实现方式中，计算沿焊接时间轴在所述当前空间坐标处，多道焊接过程下每道焊接时的期望热输入方差，执行以下处理：通过多道焊接线能量输入公式，计算多道焊接过程中每道焊接在每一帧的多道焊接线能量输入，并进行方差计算，确定每道焊接时的期望热输入方差；所述多道焊接线能量输入公式为：；其中，为第k道的焊接线能量输入，为焊接热效率系数，为第k道的实时电压，为第k道的实时电流，为所述全自动机器人拼焊工作站执行第k道焊接时的当前焊接移动速度。

8、在可能的实现方式中，遍历所述上端指示区域和所述下端指示区域进行纠偏控制方案分析，获得目标柔性加工工艺方案，执行以下处理：获取预设局部精细化消歧策略，根据所述上端指示区域和所述下端指示区域的缺陷类型，分别映射生成对应的多个独立纠偏方案；提取所述上端指示区域和所述下端指示区域在保险柜体拼装中的三维空间坐标；根据所述三维空间坐标计算相邻拼焊区域之间的物理应力传导耦合矩阵，获得邻接应力影响传递参数；利用所述邻接应力影响传递参数分别对所述多个独立纠偏方案中的激振频率参数和激振时长参数进行修正，以协同防破坏强度最大化为优化目标进行局部消歧迭代，获得符合所述保险柜体当前构件空间约束的目标柔性加工工艺方案。

9、在可能的实现方式中，执行以下处理：对于所述上端指示区域，独立纠偏方案包括下发局部冻结指令以冻结所述全自动机器人拼焊工作站当前的机械行走速度和焊接功率，并引入由所述折弯残余应力场分布域导出的应力法线先验进行局部约束微调；对于所述下端指示区域，独立纠偏方案包括调大当前拼焊层道的脉冲热输入电流。

10、在可能的实现方式中，远程控制超声波去应力机构根据目标柔性加工工艺方案，针对所述上端指示区域和所述下端指示区域实施局部定向激振去应力控制，执行以下处理：将所述目标柔性加工工艺方案转换为控制电流和激振频率，下发至超声波去应力机构的伺服执行器；在驱动所述超声波去应力机构执行局部定向激振去应力控制的同时，下发参数锁定指令，保持所述全自动机器人拼焊工作站当前的工艺参数稳定。

11、本技术还提供了基于物联网的保险柜体钣金成型加工系统，包括：位移-压力曲线获取模块，用于利用工业物联网感知网络以预设采集频率，实时获取数控折弯机在单次成型过程中的位移-压力曲线；折弯残余应力解析模块，用于对所述位移-压力曲线进行加工时空截断处理，确定应力响应数据，并结合应力响应数据进行折弯残余应力解析，确定折弯残余应力场分布域；高阶电流谐波模长提取模块，用于在全自动机器人拼焊工作站对保险柜体进行多道拼焊的过程中，通过所述工业物联网感知网络中的电弧传感器，实时提取拼焊电源逆变器的高阶电流谐波模长；指示区域识别模块，用于将所述折弯残余应力场分布域作为先验物理约束边界，根据所述高阶电流谐波模长的实时变化对焊缝区域进行双端动态锁定，分别识别出对应高风险病态加工区域的上端指示区域和下端指示区域；纠偏控制方案分析模块，用于遍历所述上端指示区域和所述下端指示区域进行纠偏控制方案分析，获得目标柔性加工工艺方案；去应力控制模块，用于远程控制超声波去应力机构根据目标柔性加工工艺方案，针对所述上端指示区域和所述下端指示区域实施局部定向激振去应力控制。

12、拟通过本技术提出的基于物联网的保险柜体钣金成型加工方法及系统，首先利用工业物联网感知网络以预设采集频率，实时获取数控折弯机在单次成型过程中的位移-压力曲线，接着对所述位移-压力曲线进行加工时空截断处理，确定应力响应数据，并结合应力响应数据进行折弯残余应力解析，确定折弯残余应力场分布域，然后在全自动机器人拼焊工作站对保险柜体进行多道拼焊的过程中，通过所述工业物联网感知网络中的电弧传感器，实时提取拼焊电源逆变器的高阶电流谐波模长，再将所述折弯残余应力场分布域作为先验物理约束边界，根据所述高阶电流谐波模长的实时变化对焊缝区域进行双端动态锁定，分别识别出对应高风险病态加工区域的上端指示区域和下端指示区域，再遍历所述上端指示区域和所述下端指示区域进行纠偏控制方案分析，获得目标柔性加工工艺方案，最后远程控制超声波去应力机构根据目标柔性加工工艺方案，针对所述上端指示区域和所述下端指示区域实施局部定向激振去应力控制。通过上述过程，本技术所提出的方法及系统达到了精准锁定焊缝局部高应力区域、针对缺陷区域差异化消除叠加残余应力、减少无差别全域激振造成的设备损耗、充分释放高风险点位内部应力、提升保险柜体整体结构强度与成品加工一致性的技术效果。