大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法与流程

1.本发明涉及电数字数据处理技术领域，具体涉及一种大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法。


背景技术：

2.不锈钢水箱由多块不锈钢材料经过冲压后塑性，然后通过焊接组合至一起，形成封闭的水箱结构。采用不锈钢冲压板制成的水箱具有极强的耐腐蚀性，且造型美观经济实用，在保证耐久度的同时不会污染水源，具有较大的安全性。
3.不锈钢水箱板材的生产过程为先切角再冲压，将正方形的板材四个角切掉，然后将板材送入冲压机中，与冲压机的冲压模板对齐，通过冲压机对板材表面塑形且将切角的四边弯折，获得不锈钢水箱的水箱板。
4.在一个不锈钢水箱板材冲压生产车间中，往往会根据客户的多种需求，在一个生产周期中生产出不同材料制成的冲压板。板材的材料包括材质和厚度，对于不同的材料，如果仅利用一种冲压策略进行冲压，会因为一些材料的板材冲压时间过短，冲压力过小导致质量不符合要求，影响生产效率。


技术实现要素：

5.为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法，所采用的技术方案具体如下：本发明提出了一种大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法，所述方法包括：获得固定材质的板材在一个生产批次中每个板材的冲压数据；所述冲压数据包括冲压过程中板材不同位置的温度信息组成的温度序列和板材的回弹偏移量；根据所述温度序列和所述回弹偏移量获得冲压效果指标；根据板材之间冲压效果指标差异和回弹偏移量差异获得板材之间的冲压效果相似度；根据所述冲压效果相似度对所述生产批次中的板材进行分组，获得多个板材组；以所述板材组内冲压效果指标平均值最大的所述板材组作为参考板材组；将冲压后的所述参考板材组内的板材经过推动压力器将相邻折起的边对齐，获得对齐过程中的推动压力数据；根据所述推动压力数据之间差异距离获得推动压力数据离散度；根据所述参考板材组内的所述冲压效果指标平均值、所述推动压力数据离散度和推动压力数据平均值获得所述固定材质的板材的冲压质量；根据所述冲压质量调整参数，获得最优冲压策略；获得所有材质的板材对应的最优冲压策略；根据所述最优冲压策略对实时冲压板材进行冲压处理。
6.进一步地，所述根据所述温度序列和所述回弹偏移量获得冲压效果指标包括：根据冲压效果指标公式获得所述冲压效果指标，所述冲压效果指标公式包括：
其中，为所述冲压效果指标，为所述回弹偏移量，为所述温度序列的方差。
7.进一步地，所述根据板材之间冲压效果指标差异和回弹偏移量差异获得板材之间的冲压效果相似度包括：根据冲压效果相似度公式获得所述冲压效果相似度，所述冲压效果相似度公式包括：其中，为板材和板材之间的所述冲压效果相似度，为双曲正切函数，为板材的所述冲压效果指标，为板材的所述冲压效果指标，为板材的所述回弹偏移量，为板材的所述回弹偏移量。
8.进一步地，所述根据冲压效果相似度对所述生产批次中的板材进行分组，获得多个板材组：根据所述冲压效果相似度获得板材之间的样本距离；所述冲压效果相似度与所述样本距离呈反比关系；根据所述样本距离利用密度聚类算法对所述生产批次中的板材进行分组，获得多个板材组。
9.进一步地，所述获得对齐过程中的推动压力数据包括：获得板材受推动压力器作用的每个折起边的推动压力，以所述推动压力构成的推动压力序列作为所述推动压力数据；以所述推动压力的平均值作为所述推动压力数据平均值。
10.进一步地，所述根据所述推动压力数据之间差异距离获得推动压力数据离散度包括：根据推动压力数据离散度公式获得每个推动压力数据的相对离散度，所述推动压力数据离散度公式包括：其中，为所述参考板材组内第个板材的相对离散度，为所述参考板材组内的板材数量，为第个板材的所述推动压力数据，为第个板材的所述推动压力数据，为两个所述推动压力数据的欧氏距离；以最小的所述相对离散度作为所述推动压力数据离散度。
11.进一步地，所述根据所述参考板材组内的所述冲压效果指标平均值、所述推动压力数据离散度和推动压力数据平均值获得所述固定材质的板材的冲压质量包括：根据冲压质量公式获得所述冲压质量，所述冲压质量公式包括：其中，为所述冲压质量，为所述参考板材组内的所述冲压效果指标平均值，为所述推动压力数据离散度，为所述推动压力数据平均值。
12.本发明具有如下有益效果：本发明实施例为了保证数据的准确性对一个生产批次内的每个板材进行分析。通过工业物联网信息感知、传感器技术服务等工业物联网技术获得多种冲压工业数据。通过对工业数据的分析确定每个板材的冲压效果指标。进一步通过冲压效果相似度对板材进行分组，为了避免冲压工艺产生的误差对冲压质量造成的影响，将冲压效果指标平均值最大的板材组作为参考板材组，提高了后续冲压质量分析的准确性和参考性。通过对参考板材组的冲压后处理过程进行分析，根据推动压力数据表现出冲压后形态合格状态。联合所有工业数据进行换算统计，将冲压质量进行量化。进一步根据量化后的冲压质量获得每个材质的板材的最优冲压策略，根据实时冲压板材的材质可选用对应的最优的冲压策略进行冲压，实现了冲压工艺的自适应调节，提高了冲压产品的良品率。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
14.图1为本发明一个实施例所提供的一种大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法流程图。
具体实施方式
15.为了更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一个实施例”或“另一个实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。
16.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
17.下面结合附图具体的说明本发明所提供的一种大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法的具体方案。
18.请参阅图1，其示出了本发明一个实施例提供的一种大容量不锈钢水箱冲压工艺自适应调节方法流程图，该方法包括：步骤s1：获得固定材质的板材在一个生产批次中每个板材的冲压数据；冲压数据包括冲压过程中板材不同位置的温度信息组成的温度序列和板材的回弹偏移量。
19.不锈钢水箱板材的材质可根据板材材料和板材厚度进行划分，例如材料可分为304不锈钢、302不锈钢等，厚度可分为2.0毫米、1.2毫米等。
20.为了使分析数据更加准确，避免误差的干扰，选用固定材质的板材在一个生产批次中的所有板材进行分析。如果该批次中的板材在冲压过程中受到冲压工艺过程中机器或者工作人员的误差影响，可根据后续步骤将误差板材进行剔除，保证数据的准确性。在本发明实施例中，生产批次设置为50，即一个生产批次中存在50块板材。
21.在冲压过程中，冲压机会控制冲压磨具对板材施加压力，导致板材出现形变。因为磨具与板材之间会发生挤压摩擦，因此在板材上的形变位置会出现温度变化。当不同位置处的温度变化均匀时，说明板材受力均匀，冲压过程良好；否则，说明板材因为冲压机的误差或者操作人员的失误导致未与模板对齐，冲压过程出现异常。
22.在冲压结束后的一小段时间内，因为不锈钢水箱板材较薄，因此板材整体会出现回弹现象。对一个固定材质的板材的冲压时间越长，冲压力越大，则越容易抑制回弹效果。因此可通过回弹偏移量表示板材冲压效果。
23.以温度序列和回弹偏移量作为冲压过程中的冲压数据，对冲压数据进行分析，可获得每个板材受到冲压后的冲压效果。
24.在本发明实施例中，利用红外热成像温度检测仪检测板材表面的温度，因为不锈钢水箱板材通常为矩形，所以可根据板材的四个边设置四个红外热成像温度检测仪检测每个位置的温度数据，即温度序列的长度为4。
25.在本发明实施例中，利用蓝光投影机和摄像头组成的回弹检测装置检测板材冲压后的回弹偏移量，因为回弹偏移量较小，所以将板材表面每个发生回弹位置处的回弹偏移量之和作为板材的回弹偏移量。
26.步骤s2：根据温度序列和回弹偏移量获得冲压效果指标；根据板材之间冲压效果指标差异和回弹偏移量差异获得板材之间的冲压效果相似度；根据冲压效果相似度对生产批次中的板材进行分组，获得多个板材组；以板材组内冲压效果指标平均值最大的板材组作为参考板材组。
27.根据温度序列和回弹偏移量获得冲压效果指标包括：根据冲压效果指标公式获得冲压效果指标，冲压效果指标公式包括：其中，为冲压效果指标，为回弹偏移量，为温度序列的方差。
28.在冲压效果指标公式中，回弹偏移量越大，则冲压效果越差，冲压效果指标越小；温度序列的方差越大，说明板材受冲压力越不均匀，则冲压效果指标越小。
29.如果在一个生产批次中，因为工作人员的操作失误或者机器发生轻微故障，则会导致同一批次中出现冲压效果不同的异常水箱板。在本发明实施例中认为这些异常水箱板为小概率事件，数据不可信，因此在后续分析中需要将其剔除。
30.因为异常水箱板与正常水箱板的冲压效果存在差异，因此可根据板材之间的冲压效果指标的差异结合回弹偏移量差异获得板材之间的冲压效果相似度，根据冲压效果相似度可对该批次内的板材进行分组。获得冲压效果相似度具体包括：根据冲压效果相似度公式获得冲压效果相似度，冲压效果相似度公式包括：其中，为板材和板材之间的冲压效果相似度，为双曲正切函数，为板材的冲压效果指标，为板材的冲压效果指标，为板材的回弹偏移量，为板材的回弹偏移量。
31.冲压效果相似度公式中通过冲压效果指标差异和回弹偏移量差异的反比例关系
获得冲压效果相似度，且将冲压效果相似度值域设置在[0,1]之间。
[0032]
根据冲压效果相似度获得板材之间的样本距离。冲压效果相似度与样本距离呈反比关系，即冲压效果相似度越大样本距离越大。根据样本距离可将每个板材映射在样本空间中，根据样本距离利用密度聚类算法对生产批次中的板材进行分组，获得多个板材组。
[0033]
在本发明实施例中，因为冲压效果相似度值域在[0,1]之间，因此将样本距离设置为。
[0034]
在样本空间中，冲压效果相似的板材被分为了一组，可根据组内的冲压效果指标平均值表征该组的整体冲压效果指标，即冲压效果指标平均值最小的板材组认为存在异常板材，数据不可信，需要将其剔除，为了进一步增加数据的可信度，以冲压效果指标平均值最大的板材组作为参考板材组，对参考板材组进行进一步分析。
[0035]
步骤s3：将冲压后的参考板材组内的板材经过推动压力器将相邻折起的边对齐，获得对齐过程中的推动压力数据；根据推动压力数据之间差异距离获得推动压力数据离散度。
[0036]
如果冲压机在固定冲压参数下对板材的冲压效果不好，与材料不匹配，则会因为冲压力不够或者回弹现象，导致水箱板四边相邻的折起边无法对其，即折起边不与主平面构成直角。因此需要对板材进行后处理，分析该状况的严重程度。
[0037]
后处理过程包括：将冲压后的参考板材组内的板材放置在操作台上并与推动压力器对其，通过推动压力器将相邻的折起边对其，即将四个折起边都推动至于主平面垂直，获得对齐过程中的推动压力数据。推动压力数据越大，说明该板材在冲压后的效果越差。推动压力数据具体包括：获得板材受推动压力器作用的每个折起边的推动压力，以推动压力构成的推动压力序列作为推动压力数据，即以一个长度为4的序列作为推动压力数据。该序列的推动压力的平均值可用于表示对应板材的冲压效果，即推动压力的平均值越大，说明越需要纠正其折起边，冲压效果越差。
[0038]
在本发明实施例中，后处理过程中的推动压力数据通过压力传感器获得。且压力传感器与步骤s1使用的红外热成像温度检测仪和回弹检测装置均处于冲压生产车间中的工业物联网中，即可根据工业物联网信息感知、传感器技术服务等工业物联网技术快速获得每种工业数据，并进行数据处理。
[0039]
参考板材组内的所有板材都可获得一个压力数据，为了进一步表示参考板材组内的数据一致性，根据推动压力数据之间的差异距离获得推动压力数据离散度，即推动压力数据离散度越大，说明推动压力数据越不集中，则一个批次内的板材冲压后的效果越不均匀。推动压力数据离散度具体包括：根据推动压力数据离散度公式获得每个推动压力数据的相对离散度，推动压力数据离散度公式包括：其中，为参考板材组内第个板材的相对离散度，为参考板材组内的板材数量，为第个板材的推动压力数据，为第个板材的推动压力数据，为两个推动
压力数据的欧氏距离。相对离散度表示一个板材到其他板材之间相对的离散度，例如一个样本空间中存在一个离散的板材，和一簇集中的板材，则该离散的板材相对于其他集中的板材的相对离散度大；但是该簇内某个板材与簇内其他板材分布都比较集中，仅与离散的板材存在离散状态，则簇内某个板材的相对离散度会小，因此以最小的相对离散度作为推动压力数据离散度。以推动压力数据离散度作为推动压力数据整体的离散信息。
[0040]
步骤s4：根据参考板材组内的冲压效果指标平均值、推动压力数据离散度和推动压力数据平均值获得固定材质的板材的冲压质量；根据冲压质量调整参数，获得最优冲压策略；获得所有材质的板材对应的最优冲压策略；根据最优冲压策略对实时冲压板材进行冲压处理。
[0041]
冲压效果指标平均值可表示冲压过程中的冲压效果大小，推动压力数据离散度可表示冲压过程后板材冲压效果的均匀性，推动压力数据平均值可表示冲压过程后的冲压效果大小，结合三个指标可获得该材质的板材一个生产批次中的冲压质量，具体包括：根据冲压质量公式获得冲压质量，冲压质量公式包括：其中，为冲压质量，为参考板材组内的冲压效果指标平均值，为推动压力数据离散度，为推动压力数据平均值。
[0042]
在冲压质量公式中，冲压效果指标平均值越大，说明冲压过程中的效果越好，冲压质量越高；推动压力数据离散度越小，说明板材冲压效果越均匀，冲压质量越高；推动压力数据平均值越小，说明板材越不需要后处理过程，冲压质量越高。
[0043]
冲压质量表示一批固定材质的板材在冲压机默认的冲压参数下的冲压质量。因此可根据冲压质量大小判断当前冲压参数是否合适。可根据每个生产车间中的质量要求自行设置质量阈值，在此不做限定。如果该材质的冲压质量小于该质量阈值，则说明当前冲压参数不合适，需要增加冲压时间，增大冲压力以使板材成功塑形。因此可根据冲压质量调整参数，获得该材质下的最优冲压策略。
[0044]
进一步可通过对不同材质的板材进行分析，确定每种材质的板材对应的最优冲压策略。根据需要执行冲压工艺的实时冲压板材的材质选用对应的最优冲压策略，使其能够达到生产车间质量要求，提高生产批次中的良品率。
[0045]
综上所述，本发明实施例获得固定材质的板材在一个生产批次中每个板材的冲压数据。通过冲压过程中的冲压数据获得每个板材的冲压效果指标，根据冲压效果指标对板材进行分组，获得数据可信度强的参考板材组。对参考板材组内的板材进行后处理分析，获得后处理过程中的推动压力数据。结合冲压过程中的冲压数据和后处理过程中的推动压力数据获得该材质板材的冲压质量。通过冲压质量获得该材质对应的最优冲压策略，进一步获得每种材质的最优冲压策略，根据最优冲压策略对实时冲压板材进行冲压处理。本发明实施例通过冲压过程中的数据和后处理过程中的数据确定每种材质对应的最优冲压策略，通过对每种材质的板材实施对应的最优冲压策略，实现了冲压工艺自适应调节。
[0046]
需要说明的是：上述本发明实施例先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某
些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0047]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。
[0048]
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。