[发明专利]一种管材平面自由弯曲成形尺寸精准测量方法

说明书

本发明提供一种管材平面自由弯曲成形尺寸精准测量方法，其特征在于，包括：扫描平面弯管，生成点云图拟合后生成实体模型；将弯曲起始点之前的直线段部分A与弯曲截止后的直线段部分B投影得到其轮廓线；过轮廓线做十条等距的垂线，垂线与两轮廓线的交点相连，取所有线段中点做直线拟合，得到中心轴线L_A和L_B；建立新的坐标系X₁Y₁Z₁；计算得到新旧坐标系的转换矩阵M，数据点转换后将LB向X₁O₁Z₁投影，得到绕X₁轴的旋转角度θ，变换得到新数据点；输出X₁O₁Z₁主视图，得到整个管件的轮廓线。本发明提供的测量方法可以获得实际加工中平面弯管的中心轴线，通过中心轴线得到弯管的弯曲半径及弯曲角，提高了弯管重要尺寸测量的精度，填补了行业空白。

技术领域

本发明涉及管材自由弯曲成形尺寸精准测量方法，具体地说是一种实际加工中管材平面自由弯曲成形尺寸精准测量方法。

背景技术

弯管是工业各领域广泛应用的重要零部件，易满足当今先进塑性成形领域对产品轻量化、强韧化等方面的迫切要求，在航空航天、汽车、轨道交通等领域有着广泛的应用。然而管材在弯曲成形过程结束后，弯管变形区域的弹性变形发生卸载，从而使管件产生回弹，且弯管内外侧应力状态相反，卸载时回弹效应相互迭加，使得弯管件的弯曲半径增加，弯曲角度减小。弯管件回弹之后的弯曲半径与弯曲角度与回弹前的弯曲半径与弯曲角度产生偏差，严重影响弯管件的尺寸精度和装配效率。为了对回弹进行有效补偿以及判断卸载后的成形半径和成形角度是否满足使用要求，需要对弯管件的弯曲半径和弯曲角度进行精准测量。

目前，弯管的成形测量可采用三坐标测量仪、平面投影仪和游标万能角度尺。但是三坐标测量仪受侧头旋转角度影响，无法实现三维360度全向测量，很多情况下无法扫描全三维管材外形，；平面投影仪虽然能较好地将弯管件的轮廓投影在平面上，方便管件弯曲半径和弯曲角度的测量，但是由于平面投影仪的台面面积受限，对测量弯管件的尺寸限制较大，对于稍大弯曲件无法测量；游标万能角度尺能够直接用于对管件角度的测量，但是由于实际操作时很难保证角度尺的测量臂与弯管直线段两侧脊线准确贴合，测量精度难以保证。鉴于此，必须探索新的弯管弯曲半径及弯曲角的精确测量方法，提高弯管回弹测量的准确性，有效验证成形半径及成形角度是否满足使用要求。

发明内容

为了能够精准测量管材弯曲成形后的弯曲半径等重要尺寸参数，提取其中心轴线来表征平面弯管形状，本发明提出了一种管材平面自由弯曲成形尺寸精准测量方法。

为实现上述目的，本发明提供的具体技术方案如下：

一种管材平面自由弯曲成形尺寸精准测量方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1：通过扫描仪对实际的平面弯管进行扫描，生成整个管件的点云图，将点云图经过曲面拟合后生成实体弯管模型；

将所述弯管模型投影得到弯曲起始点之前的直线段部分A与弯曲截止后的直线段部分B的轮廓线。

步骤2：过所述轮廓线做等距垂线，垂线与两轮廓线的交点相连，取所有线段中点做直线拟合，分别得到弯管两段参考直线段的中心轴线LA和LB。

步骤3：以起始端截面圆的圆心O₁为原点，以LA为X₁轴，平行于直线段部分A的垂线作Y₁轴，过原点O₁作垂直于X₁O₁Y₁平面的直线为Z₁轴，以此建立新的坐标系X₁Y₁Z₁。