[发明专利]一种多传感器融合的管件弯曲成形状态实时监测装置

说明书

本发明公开了一种多传感器融合的管件弯曲成形状态实时监测装置。包括管内固定装置、快速拆装万向节和弯曲状态检测模块，第一个弯曲状态检测模块通过快速拆装万向节与管内固定装置连接，其他多个弯曲状态检测模块通过快速拆装万向节首尾相接构成开链结构，通过管内固定装置在管内限位固定，通过弯曲状态检测模块的直线位移传感器、金属厚度传感器、陀螺仪传感器分别监测管件的截面形状变化、壁厚变化以及回弹信息，快速拆装万向节可以根据管件弯曲段长度选择弯曲状态检测模块数量实现快速拆装。本发明用于实时监测管件弯曲过程中管件弯曲段各位置管壁形状、壁厚以及轴线信息的变化，可获取管件弯曲动态信息、缩短试弯过程、提高生产效率。

技术领域

本发明属于管件弯曲成形领域，具体涉及一种多传感器融合的管件弯曲成形状态实时监测装置。

背景技术

弯管构件作为结构零件或者流体输送载体，在航空、航天、船舶、车辆以及石油运输等领域广泛应用，在工程应用中各个领域对管材弯曲质量有着严格的要求。管件通过塑性变形加工成弯管，管材在弯曲变形时，容易产生如横截面畸变、管壁塌陷、管壁外凸侧减薄或开裂、管壁内凹侧增厚或起皱、卸载回弹等管材弯曲成型缺陷，这些成形缺陷的在弯曲过程中的监测、预测、控制是管材较高质量弯曲成形必须要解决的问题。

目前成形缺陷主要是管材在弯曲完成从弯管设备卸载之后，再通过相关的测量工具进行缺陷评定，然后通过调整弯管设备工艺参数等来控制成形缺陷。智能弯管设备以及将数字孪生技术应用于管件弯曲过程能够缩短试弯过程，有效控制弯曲质量、提高生产效率在管件弯曲过程中管件的弯曲状态以及管壁形状、厚度的状态变化的实时监测成为亟待解决的问题。

随着智能自动化设备的发展以及数字孪生技术在加工制造领域的应用，基于多传感器融合技术的智能传感设备不断发展。由于管件在弯曲过程中管壁外侧弯曲段大多靠在模具上，所以目前缺少一种安装在管内的实时监测装置对管弯曲过程进行实时监测来获取管材弯曲的实时状态，从而有效的预测管件弯曲进程、使弯管设备决策出合理的工艺参数、控制弯管成形缺陷。

发明内容

为了解决背景技术中的问题，本发明提供了一种多传感器融合的管件弯曲成形状态实时监测装置，用于实时监测管件弯曲过程中成形状态和管壁形状、壁厚以及轴线信息的变化，可提高管件弯曲质量、缩短试弯过程、提高生产效率。

本发明采用的技术方案如下：

一、一种多传感器融合的管件弯曲成形状态实时监测装置

包括管内固定装置、快速拆装万向节和多个弯曲状态检测模块连接组成的开链结构；管内固定装置包括固定支架、推动丝杆、支撑块，固定支架主要由圆柱段、第一矩形块、第二矩形块和第三矩形块由前至后依次连接组成；第三矩形块后端面开有矩形槽Ⅱ；第二矩形块的每个侧面通过连杆铰接连接有支撑块，每个支撑块上安装有压力传感器；第一矩形块轴向开有用于安装滑块Ⅰ的矩形槽Ⅰ，第一矩形块每个侧面径向开有与矩形槽Ⅰ相通的通槽，滑块Ⅰ的四个侧面通过穿出通槽的连杆与四个支撑块铰接连接；圆柱段前端设置有用于固定空心轴电机的法兰盘，空心轴电机的转轴上同轴安装有丝杠螺母，推动丝杆端部依次穿过丝杠螺母、空心轴电机、法兰盘、圆柱段轴向开有的通孔与滑块Ⅰ固接。

弯曲状态检测模块包括支撑架、直线位移传感器、金属厚度传感器，支撑架为多边形柱体，支撑架每个侧面安装有直线位移传感器，每个直线位移传感器的探头上安装有金属厚度传感器，支撑架中心轴向开有安装槽。

每个弯曲状态检测模块前端面安装有快速拆装万向节，后一个弯曲状态检测模块的快速拆装万向节铰接连接至前一个弯曲状态检测模块的安装通槽内构成开链结构，开链结构前部的第一个弯曲状态检测模块的快速拆装万向节铰接连接至管内固定装置第三矩形块后端面的矩形槽Ⅱ内。

第二矩形块每个侧面通过连杆Ⅱ和连杆Ⅲ铰接连接有支撑块，滑块Ⅰ的每个侧面通过穿出通槽的耳座铰接与连杆Ⅰ一端连接，连杆Ⅰ另一端连接至连杆Ⅱ中部；固定支架、滑块Ⅰ、连杆Ⅰ、连杆Ⅱ构成滑块摇杆机构，固定支架、连杆Ⅱ、支撑块、连杆Ⅲ构成平行四边形机构。