板件变形校平方法、校平装置和机器可读存储介质与流程

1.本发明属于加工工艺技术领域，具体地，涉及一种板件变形校平方法、校平装置和机器可读存储介质。


背景技术：

2.在工程机械中，为承载较大的载荷，在很多结构件中采用中厚高强钢板。出于节省原材料成本等原因，时常采用加强的中厚板焊接组件，但在焊接过程中，因焊接应力分布不均匀，容易导致焊接件变形。焊接组件的变形会影响后续焊接结构件的组对精度和机加余量，如何进行矫正是焊接结构件生产要解决的重要问题。因此，需要通过校平措施，使其变形量控制在要求的范围内。
3.目前，中厚板校平方法主要有火焰矫正法和机械矫正法。火焰矫正法是利用金属材料具有热胀冷缩的特性，当局部加热时，被加热处的材料受热膨胀受到阻碍，当挤压力超过屈服极限，产生压缩塑性变形。停止加热后，金属冷却收缩，收缩量大于膨胀量，因而产生了新的变形。火工矫正就是利用金属局部受热后所产生的新变形去矫正原先的变形。机械矫正方法有压力矫正法、辊式矫正法等。压力矫正机的工作原理是将带有原始弯曲的工件支承在工作台的两个活动支点之间用压头对准弯曲部位进行反向压弯，是最为简单有效的矫正方式。辊式矫正机平行辊矫正法是把间断的压力矫正法变成辊式连续矫正法，从入口到出口交错布置若干个互相平行的矫正辊，按递减压弯规律进行多次反复压弯以达到矫正目的。
4.但是，火焰矫正对技术工人以及操作工人均有很高的要求，矫正效果不稳定，生产效率低。火焰矫正时加热点的选取难度较大，如果选择不好，甚至导致原变形未得到矫正，却产生了新的变形，即使加热点选择准确，如果火焰的温度控制不好，也会导致其他问题，温度过高会发生组织相变，产生软化等现象，且多次的火焰矫正会降低材料的性能。辊式矫正机适合应用在大批量的金属板材生产加工中。对厚板的校平，辊式矫正机成本过于高昂，且占地面积较大，且不适合校平焊接结构件。压力矫正过程往往是由人工操作来实现的，弯曲依赖操作工人的感觉和经验，效率较低，质量不稳定，且劳动强度高，已无法满足现代企业高质量化、高效化、快速化的生产要求。


技术实现要素：

5.针对上述的缺陷或不足，本发明提供了一种板件变形校平方法、校平装置和机器可读存储介质，以实现高效高精度的自动化校平作业。
6.根据本发明的第一方面，提供了一种板件变形校平方法，包括：
7.初测待校平工件的工件平面度并判断合格与否；
8.在所述工件平面度不合格的情况下，确定超差点和所述超差点的初始变形量；
9.根据所述超差点的所述初始变形量，计算所述超差点的工件校平反变形量；
10.控制压头对齐所述超差点，并在接触所述超差点后朝向所述待校平工件移动施
压，直至所述压头的矫正施压行程达到所述工件校平反变形，而后控制所述压头回退，完成一次校平操作。
11.在一些实施方式中，所述超差点的所述工件校平反变形量满足：
12.l＝k
·
t
·
σs f；
13.其中，l为所述超差点的所述工件校平反变形量，t为所述待校平工件的板厚，σs为所述待校平工件的屈服强度，k为材质系数，f为所述超差点的初始变形量。
14.在一些实施方式中，初测所述待校平工件的工件平面度并判断合格与否的步骤包括：
15.测得所述待校平工件的工件表面上的检测点处的实际高度ai，并以所述待校平工件的工件表面的高度为基准高度a0，获得所述检测点处的初始变形量fi＝a
0-ai；
16.将测得的所述工件表面上的各个检测点各自的所述初始变形量中的绝对值最大者与设定的平面度标准值进行比较，以判断工件平面度合格与否。
17.在一些实施方式中，在所述工件平面度不合格的情况下，确定超差点和所述超差点的初始变形量的步骤包括：
18.在所述检测点处的所述初始变形量fi的绝对值大于设定的所述超差标准值的情况下，确定所述检测点为所述超差点。
19.在一些实施方式中，所述方法还包括：
20.在控制所述压头对齐所述超差点并朝向所述待校平工件移动施压之前，根据所述超差点的初始变形类型，对所述超差点的校平方向进行判定；
21.响应于判定的所述校平方向，调取对应的与所述压头配合使用的校平工装。
22.在一些实施方式中，在控制所述压头对齐所述超差点并朝向所述待校平工件移动施压之前，根据所述超差点的初始变形类型，对所述超差点的校平方向进行判定的步骤进一步包括：
23.测得所述超差点处的实际高度和以所述待校平工件的工件表面的高度为基准的基准高度；
24.根据所述实际高度与所述基准高度的大小比较，确定所述超差点的初始变形类型。
25.在一些实施方式中，所述待校平工件为圆环形焊接结构件并包括：
26.圆板；和
27.圆环板，焊接于所述圆板的板面上，所述圆环板的外边沿与所述圆板的板面之间形成有外环角焊缝，所述圆环板的内边沿与所述圆板的板面之间形成有内环角焊缝；
28.所述方法还包括：
29.在初测所述待校平工件的工件平面度并判断合格与否的步骤之前，将所述待校平工件移动至工装平台上并对中定位；
30.判断所述待校平工件的工件平面度不合格之后，将所述超差点旋转至所述工装平台上的校平位置。
31.在一些实施方式中，所述待校平工件为30～80mm中厚板。
32.在一些实施方式中，所述方法还包括：
33.在完成一次校平操作之后，复测所述待校平工件的工件平面度，并在复测的所述
工件平面度仍不合格时，重复执行下一次校平操作。
34.根据本发明的第二方面，提供了一种校平装置，包括：
35.校平工装，用于支撑定位待校平工件；
36.校平施压机构，与所述校平工装间隔布置并包括朝向所述校平工装伸出的压头；
37.位移传感器，用于检测压头位置；
38.平面度检测仪；以及
39.控制器，被配置为：
40.控制所述平面度检测仪，初测所述待校平工件的工件平面度；
41.判定所述工件平面度不合格，并确定超差点和所述超差点的初始变形量；
42.根据所述超差点的所述初始变形量，计算所述超差点的工件校平反变形量，并确定压头停止位置；
43.控制所述校平施压机构，驱使所述压头对齐并接触所述超差点后，朝向所述待校平工件移动施压；
44.结合所述位移传感器，控制所述压头的矫正施压行程达到所述工件校平反变形量后停止并回退，完成一次校平操作。
45.在一些实施方式中，所述超差点的所述工件校平反变形量满足：
46.l＝k
·
t
·
σs f；
47.其中，l为所述超差点的所述工件校平反变形量，t为所述待校平工件的板厚，σs为所述待校平工件的屈服强度，k为材质系数，f为所述超差点的所述初始变形量。
48.在一些实施方式中，判定所述工件平面度不合格，并确定超差点和所述超差点的初始变形量，包括：
49.测得所述待校平工件的工件表面上的检测点处的实际高度ai，并以所述待校平工件的工件表面的高度为基准高度a0，获得所述检测点处的初始变形量fi＝a
0-ai；
50.确定测得的所述工件表面上的各个检测点的各自初始变形量中的绝对值最大者大于设定的平面度标准值，判定工件平面度不合格；
51.确定所述检测点处的初始变形量fi的绝对值大于设定的超差标准值，确定所述检测点为所述超差点。
52.在一些实施方式中，所述控制器还被配置为：
53.在控制所述校平施压机构，驱使所述压头对齐所述超差点并朝向所述待校平工件移动施压之前，根据所述超差点的初始变形类型，对所述超差点的校平方向进行判定；
54.响应于判定的所述校平方向，调取对应的与所述压头配合使用的校平工装。
55.在一些实施方式中，所述在控制所述校平施压机构，驱使所述压头对齐所述超差点并朝向所述待校平工件移动施压之前，根据所述超差点的初始变形类型，对所述超差点的校平方向进行判定，包括；
56.控制所述平面度检测仪，测得所述超差点处的实际高度和以所述待校平工件的工件表面的高度为基准的基准高度；
57.根据所述实际高度与所述基准高度的大小比较，确定所述超差点的初始变形类型。
58.在一些实施方式中，所述校平工装包括：
59.上凸校平组件，用于校平所述待校平工件的下凹变形，所述上凸校平组件包括从下方支撑所述待校平工件的顶撑凸台和用于布置在所述待校平工件的上方并承接校平压力的施压支架，所述施压支架的底部设有横向间隔布置且向下伸出的多个抵压端，所述顶撑凸台用于布置在所述施压支架的下方且位于相邻的所述抵压端之间的横向间隔空间中；和
60.下凹校平组件，用于校平所述待校平工件的上凸变形，所述下凹校平组件用于布置在所述待校平工件的下方并包括横向间隔布置的多个校平支撑件；
61.并且，所述响应于判定的所述校平方向，调取对应的与所述压头配合使用的校平工装包括：
62.在判定所述校平方向为上凸变形时，调取所述下凹校平组件；
63.在判定所述校平方向为下凹变形时，调取所述上凸校平组件。
64.在一些实施方式中，所述校平工装包括：
65.工装平台，多组所述上凸校平组件布置在所述工装平台的顶端平台面上且关于所述顶端平台面的平台中心对称布置；和
66.升降旋转部，布置在所述工装平台的所述顶端平台面上并用于驱动所述待校平工件升降和/或旋转；
67.并且，所述待校平工件为圆环形焊接结构件并包括：
68.圆板；和
69.圆环板，焊接于所述圆板的板面上，所述圆环板的外边沿与所述圆板的板面之间形成有外环角焊缝，所述圆环板的内边沿与所述圆板的板面之间形成有内环角焊缝；
70.并且，所述控制所述平面度检测仪，初测所述待校平工件的工件平面度包括：
71.将所述待校平工件移动至所述工装平台上；
72.将所述平面度检测仪移动至所述圆环板的正上方；
73.控制所述升降旋转部升降和旋转所述待校平工件，以配合所述平面度检测仪初测所述工件平面度；
74.并且，所述判定所述工件平面度不合格，并确定超差点和所述超差点的初始变形量还包括：
75.确定所述超差点后，控制所述升降旋转部升降和旋转所述待校平工件，使得所述超差点移动至校平位置。
76.在一些实施方式中，所述校平装置包括：
77.对中机构，用于对中定位所述待校平工件，所述对中机构布置于所述校平工装的外周侧；
78.并且，将所述待校平工件移动至所述工装平台上还包括：
79.控制所述对中机构，将所述待校平工件对中定位于所述工装平台上。
80.在一些实施方式中，所述校平装置还包括：
81.门架，包括横梁，所述校平施压机构能够沿所述横梁水平移动，以带动所述压头和毗邻设置的所述平面度检测仪和所述位移传感器水平移动。
82.并且，控制所述校平施压机构，驱使所述压头对齐所述超差点并朝向所述待校平工件移动施压还包括：
83.控制所述校平施压机构沿所述横梁水平移动，以带动所述位移传感器、所述平面度检测仪和所述位移传感器移动至所述校平位置。
84.在一些实施方式中，所述校平装置还包括：
85.工作台，位于所述横梁的下方，所述校平工装和所述对中机构布置于所述工作台上；
86.底座，所述工作台可拆卸地安装于所述底座上；
87.其中，所述门架包括u形主框架，所述横梁横跨所述u形主框架的顶部开口，所述底座设置在所述u形主框架内的u形腔底部。
88.在一些实施方式中，所述校平施压机构包括液压油缸和用于驱动所述液压油缸沿所述横梁水平移动的伺服电机，在液压驱动下，所述液压油缸的活塞杆能够向下伸出并推动所述压头对所述待校平工件施压；和/或
89.所述平面度检测仪为线激光扫描器或三维视觉拍照仪。
90.在一些实施方式中，所述控制器还被配置为：
91.在完成一次校平操作之后，复测所述待校平工件的工件平面度，并在复测的所述工件平面度不合格时，重复执行下一次校平操作。
92.根据本发明的第三方面，还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于在被处理器执行时使得所述处理器能够执行根据本发明上述的板件变形校平方法。
93.本发明通过工件平面度自动检测判断、工件校平反变形量计算、控制压头的校平时的精确停止位置等步骤，乃至工件自动定位、工件校平后的平面度复测等其他步骤，可完全实现中厚板的自动液压校平，从而替代人工校平，无需依赖操作工人的感觉和经验，效率高，质量稳定。校平装置的占地面积小，装置构成并不复杂，成本不高，能够满足现代企业高质量化、高效化、快速化的生产要求。
94.本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
95.附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
96.图1、图2分别是作为待校平工件的圆环形焊接结构件的俯视图和剖视图；
97.图3为根据本发明的具体实施方式的校平装置的结构示意图；
98.图4、图5、图6分别为根据本发明的具体实施方式的校平工装的主视图、俯视图和侧视图；
99.图7为根据本发明的具体实施方式的校平工装中的升降旋转部在顶升旋转状态下的过程示意图；
100.图8为根据本发明的具体实施方式的校平工装中的升降旋转部在下降支撑状态下的过程示意图；
101.图9、图10分别为根据本发明的具体实施方式的校平工装在校正下凹变形、上凸变形时的操作过程示意图；
102.图11为根据本发明的具体实施方式的板件变形校平方法的步骤图；和
103.图12为根据本发明的具体实施方式的板件变形校平方法的操作流程图。
104.附图标记说明
[0105]1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
圆板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ2ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
圆环板
[0106]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
外环角焊缝
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
内环角焊缝
[0107]
10
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
底座
[0108]
20
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
门架
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
30
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
工作台
[0109]
40
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
校平工装
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
50
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
待校平工件
[0110]
60
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
对中机构
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
70
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
横梁
[0111]
80
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
平面度检测仪
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
90
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
压头
[0112]
100
ꢀꢀꢀꢀꢀ
液压油缸
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
110
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
伺服电机
[0113]
120
ꢀꢀꢀꢀꢀ
位移传感器
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
130
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
工装平台
[0114]
140
ꢀꢀꢀꢀꢀ
校平支撑件
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
150
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转机构
[0115]
151
ꢀꢀꢀꢀꢀ
旋转支撑平台
[0116]
160
ꢀꢀꢀꢀꢀ
升降机构
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
170
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
顶撑凸台
[0117]
180
ꢀꢀꢀꢀꢀ
施压支架
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
181
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
抵压端
具体实施方式
[0118]
以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0119]
下面参考附图描述根据本发明的板件变形校平方法、校平装置和机器可读存储介质。
[0120]
为实现高效高精度的自动化校平操作，需要首先探讨适于自动化控制、操作的校平装置。在现有的中厚板校平的压力矫正方式中，例如对于平面液压校正，一般采用人工操作，校平方向一般为下凹校平，当工件需要反向校平时，往往通过翻转工件方式来实现，这导致校平操作的效率变低，且不利于操作自动化。有鉴于此，本发明首先设计了一种新型的校平工装。如图3至图10所示，在一种具体实施方式中，该校平工装40包括：
[0121]
上凸校平组件，用于校正待校平工件50的下凹变形，上凸校平组件包括从下方支撑待校平工件50的顶撑凸台170和用于布置在待校平工件50的上方并承接校平压力的施压支架180，施压支架180的底部设有横向间隔布置且向下伸出的多个抵压端181，顶撑凸台170用于布置在施压支架180的下方且位于相邻的抵压端181之间的横向间隔空间中。
[0122]
如图9所示，待校平工件50在校平前初始位置存在下凹变形，此时在现有技术的操作中，通常人工将工件翻面，而后压头90居中下压校正。这就无形中增加了翻面、对准等操作工序，而且需要产生工序中断和人工介入。但在图9中，在采用了上凸校平组件后，顶撑凸台170从下方支撑待校平工件，压头90的施压力作用于施压支架180，通过施压支架180的抵压端181作用到待校平工件。如图所示，两个抵压端181分布在顶撑凸台170的横向两侧，压头90下压后，待校平工件将从校平前初始位置变形至校平过压位置，最后回弹至校平后回弹位置，基本形成校平后的横向水平状态，实现基本校平。
[0123]
同理，参见图10，校平工装40还包括：
[0124]
下凹校平组件，用于校平待校平工件50的上凸变形，下凹校平组件用于布置在待
校平工件50的下方并包括横向间隔布置的多个校平支撑件140。
[0125]
可见，对于上凸变形，仅需设置多个校平支撑件140，布置在上凸变形位置的周侧，而后压头90居中下压，即同样地可校平板件。这样，校平工装40可包括上凸校平组件和下凹校平组件，可根据待校平工件50的变形类型，相应提供校平组件类型，从而满足校平操作需要，进一步可有助于实现变形类型的自动化判断、校平组件选择、组装、校平等自动工序，以下还将具体阐述。
[0126]
需要说明的是，如图1、图2所示，作为示例，本实施方式中的待校平工件50为圆环形焊接结构件并包括：
[0127]
圆板1，圆板1的圆心与平台中心沿竖向对齐；和
[0128]
圆环板2，焊接于圆板1的板面上，圆环板2的外边沿与圆板1的板面之间形成有外环角焊缝3，圆环板2的内边沿与圆板1的板面之间形成有内环角焊缝4。
[0129]
这种圆环形焊接结构件在工程机械的回转机构中较为常见，焊接冷却后由于焊接收缩变形使结构件的平面度超差，需要通过校平措施，使其平面度控制在要求的范围内。具体地，凹凸变形一般产生在圆环板2的圆环板面上，只需保证圆环板面的平面度满足要求即可。当然，此处仅为举例，本发明不限于涉及圆形或圆环型金属板，也可以是其他类型板件的校平。而且在本实施方式中，待校平工件50规定为30～80mm中厚板，但显然也不限于此。
[0130]
如图4至图6，校平工装40还可包括：
[0131]
工装平台130，多组上凸校平组件布置在工装平台130的顶端平台面上且关于顶端平台面的平台中心对称布置。
[0132]
其中，工装平台130是校平工装的基础和承载主体。如图5所示，作为示例，工装平台130为矩形平台，工装平台130的顶端平台面的平台中心可作为校平工装40的其他部件的布置基准中心，例如多组上凸校平组件可围绕平台中心平行对称布置，如图5所示，其中显然包括了左右对称的2组下凹校平组件，即共有4个校平支撑件140。
[0133]
特别地，下凹校平组件和上凸校平组件的组数相同，每组下凹校平组件包括横向间隔的两个校平支撑件140，每组上凸校平组件包括两个抵压端181，如图9、图10所示。
[0134]
校平工装40还包括：
[0135]
升降旋转部，布置在工装平台130的顶端平台面上并用于驱动待校平工件50升降和/或旋转。
[0136]
其中，升降旋转部的旋转中心与平台中心对齐布置，从而可推动待校平工件50旋转，以能够将圆环板2上的任意凹凸变形部分旋转至压头90正下方的校平位置处。
[0137]
参见图5，校平位置即每组下凹校平组件的两个校平支撑件140之间的位置，图5中布置了2个校平位置，升降旋转部可将圆环板2上的待校平部分(即测平后的超差点部分)旋转移动至校平位置，压头90也可选择性地在2个校平位置之间横向切换移动。
[0138]
具体地，作为示例，升降旋转部可包括：
[0139]
旋转机构150，包括用于顶撑待校平工件50的旋转支撑平台151和驱动旋转支撑平台151带动待校平工件50共同旋转的旋转驱动机构；以及
[0140]
升降机构160，用于升降驱动旋转支撑平台151。
[0141]
参见图4，作为示例，旋转机构150可由旋转支撑平台151、齿轮、旋转电机等组成。旋转电机可驱动旋转支撑平台151旋转，升降机构160可升降驱动旋转支撑平台151。如图7
所示，升降旋转部处于顶升旋转状态下，即升降机构160先顶升旋转支撑平台151，直到旋转支撑平台151接触并支撑待校平工件50，使得待校平工件50向上脱离校平支撑件140的支撑，而后旋转驱动机构驱动旋转支撑平台151带动待校平工件50共同旋转，直至将圆环板2上待校平的特定凹凸变形部分旋转至压头90正下方的校平位置处。
[0142]
如图8所示，升降旋转部处于下降支撑状态下。在图7所示过程中，将圆环板2上的特定凹凸变形部分旋转至压头90正下方的校平位置处后，控制升降机构160带动旋转支撑平台151下降，直至待校平工件50支撑于校平支撑件140上，以待后续压头90执行校平操作。此后，升降机构160继续带动旋转支撑平台151下降，使得旋转支撑平台151与待校平工件50脱离接触。这样，可进行图9或图10所示的校平操作，而且不会与居中布置的校平工装40的升降旋转部产生任何机械干涉。
[0143]
具体地，旋转驱动机构可采用异步电动机，以实现手工操作时的点动功能。升降机构160可由4个或2个升降电缸组成，通过电缸的升降使待校平工件50处于顶升和下降两个状态。
[0144]
参见图4、图5，在工装平台130的顶端平台面上，升降旋转部居中布置，上凸校平组件或下凹校平组件布置在升降旋转部的周向外侧。校平支撑件140位于工装平台130上方，在左右两边分布有4个支点。校平时，压头90在待校平工件50上方施加向下压力，工件在支点处获得反向支撑，从而使待校平工件50产生压弯变形。
[0145]
其次，本发明还设计了一种新型的校平装置，包括上述的校平工装40。如图3所示，在一种具体实施方式中，该校平装置包括：
[0146]
校平工装40；和
[0147]
校平施压机构，间隔布置在校平工装40的上方并向下伸出有压头90。
[0148]
其中，校平施压机构可将准确定位安装于校平工装40上的待校平工件50进行特定凹凸变形区域的压弯变形，以实现对特定凹凸变形区域的校平操作。
[0149]
在图示的实施方式中，校平装置还包括：
[0150]
门架20，包括横梁70，校平施压机构能够沿横梁70水平移动；和
[0151]
对中机构60，用于对中定位待校平工件50，对中机构60布置于校平工装40的外周侧。
[0152]
其中，对中机构60可采用气缸等，可对待校平工件50进行对中定位。对中定位后，通过升降旋转部可将待校平工件50的特定凹凸变形区域旋转并准确定位于校平位置。而后，校平施压机构能够沿横梁70水平移动，将压头90移动至校平位置的正上方。
[0153]
具体地，可采用具有较高压力的液压驱动校平方式，即图示的校平施压机构可包括液压油缸100和用于驱动液压油缸100沿横梁70水平移动的伺服电机110，在液压驱动下，液压油缸100的活塞杆能够向下伸出并推动压头90对待校平工件50施压。
[0154]
进一步地，校平装置还可包括：
[0155]
工作台30，位于横梁70的下方，校平工装40和对中机构60布置于工作台30上；
[0156]
底座10，工作台30可拆卸地安装于底座10上；
[0157]
其中，门架20包括u形主框架，横梁70横跨u形主框架的顶部开口，底座10设置在u形主框架内的u形腔底部。底座10为承载校平机重量和校平压力的底座，可通过顶部的t形槽等可拆卸地安装和定位工作台30，工作台30用于安装校平工装40和对中机构60。
[0158]
图3的校平装置还包括毗邻压头90设置的平面度检测仪80；和/或，校平装置还包括毗邻压头90设置的位移传感器120。其中，采用平面度检测仪80可对待校平工件50进行平面度检测，检测结果与合格判定标准进行对比，判定平面度是否合格；若合格，则无需校平。若不合格，则需要对超差点(即凹凸变形区域)进行校平。
[0159]
综上，根据本发明的校平工装40可配合自动液压校平系统实现待校平工件50的自动液压校平，从而替代人工校平，无需依赖操作工人的感觉和经验，效率高，质量稳定。校平工装40具备自动旋转功能，可配合平面度检测仪实现在线实时平面度检测，可自动定位待校平的位置。而现有技术为人工检测平面度、人工定位待校平位置。校平工装40具备自动升降功能，使待校平工件50处于顶升和下降两个状态；在顶升状态时，可自动旋转待校平工件50；在下降状态时，可实施校平，并保护了升降机构160和旋转机构150。旋转机构150可采用异步点动机实现切换自动和手动状态。自动状态时，根据预先编辑的校平程序在自动校平时实现待校平工件50自动升降和自动旋转。手动状态时，为人工控制，既可以连续运动也可以点动；手动状态主要用于自动校平系统的编程示教，也可以用于人工辅助校平。本发明的校平工装40可实现下凹和上凸两个方向的校平，且不需要对待校平工件50翻转；当需要对待校平工件50进行上凸校平时(反向校平)，可在待校平工件50旋转定位后、压头90下压前，引入顶撑凸台170和双头支架，即可实现待校平工件50的上凸校平(反向校平)，且无需翻转工件。
[0160]
如图11所示，在一种具体实施方式中，本发明相应提出了一种板件变形校平方法，包括：
[0161]
s100、初测待校平工件50的工件平面度并判断合格与否；
[0162]
s200、在工件平面度不合格的情况下，确定超差点和超差点的初始变形量；
[0163]
s300、根据超差点的初始变形量，计算超差点的工件校平反变形量；
[0164]
s400、控制压头90对齐超差点，并在接触超差点后朝向待校平工件50移动施压，直至压头90的矫正施压行程达到所述工件校平反变形量，而后控制压头90回退，完成一次校平操作。
[0165]
可见，本发明方法需要初测工件平面度，而后确定超差点并根据初始变形量精确计算出工件校平反变形量，这样控制压头90执行校平动作后，板件能达到基本校平的效果。整个自动化校平操作流程完整包括了检测、判断、计算和执行等控制动作。相较于现有的人工操作方式，无疑大大提升了校平工作效率。
[0166]
以图1、图2所示的圆环形焊接结构件为例，步骤s100用于初测待校平工件50的圆环板2上的圆环面的平面度。具体地，可采用平面度检测仪80进行初测，当然也可采用其他检测装置。
[0167]
步骤s100还包括对平面度初测结果进行合格与否的判断。作为示例，可结合位移传感器120进行判断，即步骤s100包括：
[0168]
测得待校平工件50的工件表面上的检测点处的实际高度ai，并以待校平工件50的工件表面的高度为基准高度a0，获得检测点处的初始变形量fi＝a
0-ai；
[0169]
将测得的工件表面上的各个检测点各自的初始变形量中的绝对值最大者与设定的平面度标准值进行比较，以判断工件平面度合格与否。
[0170]
具体地，在初测待校平工件50的圆环板2旋转的情况下，静置于圆环板2的正上方
的位移传感器120可初测圆环面的各个检测点的基准高度和实际高度，从而获得圆环面上各处的初始变形量。若各个初始变形量中的绝对值最大者超标，则显然是平面度不合格的。
[0171]
步骤s200用于确定超差点和超差点的初始变形量；超差点的判定标准为：在检测点处的初始变形量fi的绝对值大于设定的超差标准值的情况下，确定所述检测点为超差点。换言之，各个检测点中，凹凸变形量超标者，则为超差点。
[0172]
当然，本领域技术人员可理解的是，也可采用拍照、扫描等方式来采集平面信息或超差点信息，进而进行平面度初测、识别超差点等等。
[0173]
步骤s300用于根据超差点的初始变形量，计算超差点的工件校平反变形量。换言之，所谓矫枉过正，初始变形量大，则与初始变形方向相反的反向矫正变形量就同比变大，也就是工件校平反变形量大，因此压头90的下压移动量也就应该更大。参见图9、图10，其中所示的校平过压位置a2即为压头停止位置，校平过压位置a2与校平前初始位置a1之间的最大下压间距即工件校平反变形量。
[0174]
步骤s400用于精准控制对齐超差点的压头90，对超差点进行一次校平操作。以图10为例，压头90的矫正施压行程从接触超差点起算，即从压头90接触到校平前初始位置a1，直至压头90到达到校平过压位置a2，整个矫正施压行程与前述的工件校平反变形量等量，压头90到达校平过压位置a2后，校平过压位置a2为压头停止位置，而后控制压头90回退，完成一次校平操作。
[0175]
用机械力校平，属于弹塑性力学行为，包含一个完整的加载和卸载过程。在加载过程中，压头100向下移动并对工件施加向下的压力，并在局部范围产生一定塑性变形。在调用校平工艺参数前，根据金属的材质、板厚和初始变形量等输入条件，软件自动计算好待校平工件的反变形量，当压头90上的位移传感器120检测到预定的高度值后，液压压头停止下压并向上移动至原始高度位置。压头卸载后工件会恢复弹性变形，但残留下的塑性变形值和工件的初始变形值相当，例如回归到图10所示的校平后回弹位置a1，与工件表面基本持平，从而实现工件的校平。
[0176]
因此，工件校平反变形量与初始变形量成正比，可根据经验获得。但在本实施方式中，采用定量计算，即超差点的工件校平反变形量满足：
[0177]
l＝k
·
t
·
σs f；
[0178]
其中，l为超差点的工件校平反变形量，t为待校平工件50的板厚，σs为待校平工件50的屈服强度，k为材质系数，f为超差点的初始变形量，可通过例如平面度检测仪80激光扫描工件表面而检测出来。
[0179]
由于存在下凹变形和上凸变形的不同，因此，在控制压头90对齐超差点并朝向待校平工件50移动施压之前，还应根据超差点的初始变形类型，对超差点的校平方向进行判定；并响应于判定的校平方向，调取对应的与压头90配合使用的校平工装40。
[0180]
具体地，可先测得超差点处的实际高度和以待校平工件50的工件表面的高度为基准的基准高度；根据实际高度与基准高度的大小比较，确定超差点的初始变形类型。在判定为下凹变形时，则可调用上凸校平组件，判定为上凸变形时，则相应地调用下凹校平组件，将调用的校平组件移动至校平位置。
[0181]
参见图12，在初测待校平工件50的工件平面度并判断合格与否的步骤s100之前，还应将待校平工件50移动至工装平台130上并对中定位；判断待校平工件50的工件平面度
不合格之后，将超差点旋转至工装平台130上的校平位置，从而方便进行校平操作。
[0182]
需要说明的是，并非所有超差点均可通过一次校平操作实现基本校平，在一次操作后平面度依然不合格时，需要循环重复地进行校平操作。因此，本发明方法还包括：
[0183]
在完成一次校平操作之后，复测待校平工件50的工件平面度，并在复测的工件平面度仍不合格时，重复执行下一次校平操作。
[0184]
基于上述板件变形校平方法，本发明相应公开了一种校平装置，包括：
[0185]
校平工装40，用于支撑定位待校平工件50；
[0186]
校平施压机构，与校平工装40间隔布置并包括朝向校平工装40伸出的压头90；
[0187]
位移传感器120，用于检测压头位置；
[0188]
平面度检测仪80；以及
[0189]
控制器，被配置为：
[0190]
控制平面度检测仪80，初测待校平工件50的工件平面度；
[0191]
判定工件平面度不合格，并确定超差点和超差点的初始变形量；
[0192]
根据超差点的初始变形量，计算超差点的工件校平反变形量；
[0193]
控制校平施压机构，驱使压头90对齐并接触超差点后，朝向待校平工件50移动施压；
[0194]
结合位移传感器120，控制压头90的矫正施压行程达到工件校平反变形量后停止并回退，完成一次校平操作。
[0195]
其中，本发明通过控制器结合平面度检测仪80、位移传感器120执行上述的板件变形校平方法的各个步骤。如此，设计了一种能够实现高效高精度的自动化校平操作的校平装置。特别地，可结合检测元件和执行设定控制逻辑的控制器进行自动化检测和校平作业，以下将具体阐述。
[0196]
可比较的是，现有的压力矫正过程往往是由人工操作来实现的，弯曲依赖操作工人的感觉和经验，效率较低，质量不稳定，且劳动强度高。而本发明的校平装置的组成简单，工作效率高，能够满足现代企业高质量化、高效化、快速化的生产要求。
[0197]
同样的，超差点的工件校平反变形量满足：
[0198]
l＝k
·
t
·
σs f；
[0199]
其中，l为超差点的工件校平反变形量，t为待校平工件50的板厚，σs为待校平工件50的屈服强度，k为材质系数，f为超差点的初始变形量。
[0200]
其中，判定工件平面度不合格，并确定超差点和超差点的初始变形量，还包括：
[0201]
测得待校平工件50的工件表面上的检测点处的实际高度ai，并以待校平工件50的工件表面的高度为基准高度a0，获得检测点处的初始变形量fi＝a
0-ai；
[0202]
确定测得的工件表面上的各个检测点的各自初始变形量中的绝对值最大者大于设定的平面度标准值，判定工件平面度不合格；
[0203]
确定检测点处的初始变形量fi的绝对值大于设定的超差标准值，确定检测点为超差点。
[0204]
进一步地，控制器还被配置为：
[0205]
在控制校平施压机构，驱使压头90对齐超差点并朝向待校平工件50移动施压之前，根据超差点的初始变形类型，对超差点的校平方向进行判定；
[0206]
响应于判定的校平方向，调取对应的与压头90配合使用的校平工装40。
[0207]
更具体地，在控制校平施压机构，驱使压头90对齐超差点并朝向待校平工件50移动施压之前，根据超差点的初始变形类型，对超差点的校平方向进行判定，包括；
[0208]
控制平面度检测仪80，测得超差点处的实际高度和以待校平工件50的工件表面的高度为基准的基准高度；
[0209]
根据实际高度与基准高度的大小比较，确定超差点的初始变形类型。
[0210]
其中，响应于判定的校平方向，调取对应的与压头90配合使用的校平工装40包括：
[0211]
在判定校平方向为上凸变形时，调取下凹校平组件；
[0212]
在判定校平方向为下凹变形时，调取上凸校平组件。
[0213]
特别地，校平工装40包括：
[0214]
工装平台130，多组上凸校平组件布置在工装平台130的顶端平台面上且关于顶端平台面的平台中心对称布置；和
[0215]
升降旋转部，布置在工装平台130的顶端平台面上并用于驱动待校平工件50升降和/或旋转；
[0216]
并且，待校平工件50为圆环形焊接结构件并包括：
[0217]
圆板1；和
[0218]
圆环板2，焊接于圆板1的板面上，圆环板2的外边沿与圆板1的板面之间形成有外环角焊缝3，圆环板2的内边沿与圆板1的板面之间形成有内环角焊缝4。
[0219]
在此基础上，控制平面度检测仪80，初测待校平工件50的工件平面度包括：
[0220]
将待校平工件50移动至工装平台130上；
[0221]
将平面度检测仪80移动至圆环板2的正上方；
[0222]
控制升降旋转部升降和旋转待校平工件50，以配合平面度检测仪80初测工件平面度；
[0223]
并且，判定工件平面度不合格，并确定超差点和超差点的初始变形量还包括：
[0224]
确定超差点后，控制升降旋转部升降和旋转待校平工件50，使得超差点移动至校平位置。
[0225]
特别地，校平装置还包括：
[0226]
对中机构60，用于对中定位待校平工件50，对中机构60布置于校平工装40的外周侧；
[0227]
在此基础上，将待校平工件50移动至工装平台130上还包括：
[0228]
控制对中机构60，将待校平工件50对中定位于工装平台130上。
[0229]
特别地，校平装置还包括：
[0230]
门架20，包括横梁70，校平施压机构能够沿横梁70水平移动，以带动压头90和毗邻设置的平面度检测仪80和位移传感器120水平移动。
[0231]
在此基础上，控制校平施压机构，驱使压头90对齐超差点并朝向待校平工件50移动施压还包括：
[0232]
控制校平施压机构沿横梁70水平移动，以带动位移传感器120、平面度检测仪和位移传感器120移动至校平位置。
[0233]
参见图3，校平装置还可包括：
[0234]
工作台30，位于横梁70的下方，校平工装40和对中机构60布置于工作台30上；
[0235]
底座10，工作台30可拆卸地安装于底座10上；
[0236]
其中，门架20包括u形主框架，横梁70横跨u形主框架的顶部开口，底座10设置在u形主框架内的u形腔底部。
[0237]
在本实施方式中，校平装置采用液压驱动，校平施压机构可包括液压油缸100和用于驱动液压油缸100沿横梁70水平移动的伺服电机，在液压驱动下，液压油缸100的活塞杆能够向下伸出并推动压头90对待校平工件50施压；和/或，平面度检测仪80为线激光扫描器或三维视觉拍照仪。
[0238]
在用伺服电机控制液压油缸和压头沿着横梁移动，使压头处于待校平工件位置的正上方，同时也实现兼容不同直径工件的校平。
[0239]
为实现自动循环操作，控制器还被配置为：
[0240]
在完成一次校平操作之后，复测待校平工件50的工件平面度，并在复测的工件平面度不合格时，重复执行下一次校平操作。
[0241]
操作时，液压油缸100和压头90在伺服电机110的传动下可沿着横梁70横向移动，以便对准待校平工件50的位置正上方。液压油缸100通过液压缸活塞杆控制压头90向下降和上升，压头90下降时施加压力给校平工装40和待校平工件50，校平工装40和待校平工件50相互作用，并使待校平工件50产生变形，从而实现待校平工件50的校平。待校平工件50校平后，再次检测待校平工件50的平面度并进行判定是否需要继续校平。
[0242]
另外，本发明还提供了一种机器可读存储介质，该机器可读存储介质上存储有指令，该指令用于在被处理器执行时使得处理器能够执行上述的板件变形校平方法。
[0243]
参见图12、图3，更详细地，在执行校平操作时，首先控制平面度检测仪80，初测待校平工件50的工件平面度；包括将待校平工件50移动至工装平台130上；控制对中机构60，将待校平工件50对中定位于工装平台130上。将平面度检测仪80移动至圆环板2的正上方；控制升降旋转部升降和旋转待校平工件50，以配合平面度检测仪80初测工件平面度；
[0244]
其次，判定工件平面度不合格，并确定超差点和超差点的初始变形量；具体地，测得待校平工件50的工件表面上的检测点处的实际高度ai，并以待校平工件50的工件表面的高度为基准高度a0，获得检测点处的初始变形量fi＝a
0-ai；确定测得的工件表面上的各个检测点的各自初始变形量中的绝对值最大者大于设定的平面度标准值，判定工件平面度不合格；确定检测点处的初始变形量fi的绝对值大于设定的超差标准值，确定检测点为超差点。确定超差点后，控制升降旋转部升降和旋转待校平工件50，使得超差点移动至校平位置。
[0245]
而后，根据超差点的初始变形量，计算超差点的工件校平反变形量；
[0246]
然后，根据超差点的初始变形类型，对超差点的校平方向进行判定；包括控制平面度检测仪，测得超差点处的实际高度和以待校平工件50的工件表面的高度为基准的基准高度；根据实际高度与基准高度的大小比较，确定超差点的初始变形类型。
[0247]
其中，响应于判定的校平方向，调取对应的与压头90配合使用的校平工装40。包括在判定校平方向为上凸变形时，调取下凹校平组件；在判定校平方向为下凹变形时，调取上凸校平组件。
[0248]
最后，控制校平施压机构，驱使压头90对齐超差点并朝向待校平工件50移动施压；
包括控制校平施压机构沿横梁70水平移动，以带动压头90、平面度检测仪80和位移传感器120移动至校平位置。然后，结合位移传感器120，控制压头90下移施压并完成与工件校平反变形量等量的矫正施压行程后停止并回退，完成一次校平操作。
[0249]
在完成一次校平操作之后，复测待校平工件50的工件平面度，并在复测的工件平面度不合格时，重复执行下一次校平操作，直至校平作业完成。
[0250]
综上，本发明通过工件自动定位、工件平面度自动检测、工件校平反变形量计算、控制压头的校平时的精确停止位置、工件校平后的平面度复测，实现中厚板自动液压校平。从而替代人工校平，无需依赖操作工人的感觉和经验，效率高，质量稳定。
[0251]
其中需要说明的是，可采用位移传感器检测校平时压头的下降高度，从而精确控制校平时的压头矫正矫正施压行程，液压油缸可采用数字化油缸，使液压缸活塞杆按指令的运动动作，可以做到压头高精度停止，精确控制工件的反变形量，使得到精确的校平效果，同时也防止了过压导致工件变形严重情况的发生。
[0252]
此外，上述采用线激光扫描工件(焊接组件的加强圆环区域)的高度，实现工件的平面度检测。也可以通过三维视觉拍照的方法实现工件的平面度测量。
[0253]
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0254]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0255]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0256]
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。