CN111229907A - 压力机性能智能检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及压力机性能测试领域，更具体的说，涉及一种压力机性能智能检测系统。本发明提出的压力机性能智能检测系统，包括在线检测端和离线处理端：在线检测端，包括加载装置、信号采集装置和信号传输装置，加载装置对压机施加工作载荷，信号采集装置采集工作过程的压力、位移信号，信号传输装置将采集的信号传输给离线处理端；所述离线处理端，接收在线检测端的信号，对信号进行计算处理，将计算结果进行可视化呈现。本发明提出的压力机性能智能检测系统，可实现对压力机多项性能全面、准确、高效的测量，为压力机的安装、调试、匹配、维修和保养和冲压模具的快速移模提供重要依据，实现用一套设备对多种压力机性能进行全面的测量。

Description

压力机性能智能检测系统

技术领域

本发明涉及压力机性能测试领域，更具体的说，涉及一种压力机性能智能检测系统。

背景技术

压力机是车身冲压制造的重要设备，对冲压制造的质量和效率起着关键作用。为了获得稳定的冲压工艺，应尽量保证压力机性能的稳定和一致。但是，在实际生产中，汽车主机厂不可避免地会面临压机变更的问题：从模具调试到批量生产，同一套模具需要与不同的压机进行匹配，如：模具供应商试模压机、主机厂试模压机、主机厂批量生产压机等。每一次更换压机，都可能引起冲压工艺的不稳定，诱发零件缺陷。

对此，目前的解决措施是：通过更改模具来弥补压力机性能的差异，从而实现冲压工艺的一致性。虽然，此方法能够缓解以上问题，但是更改模具所耗费的人力物力成本高，更改周期长，无法适应日益激烈的行业竞争。

提高不同压力机性能的一致性、根据压力机性能进行合理分类和匹配优化，可以从根本上解决此问题，但是，其前提是对压力机性能进行全面测量和评定。

图1揭示了现有技术的冲压成型系统结构图，如图1所示的车身冲压中最常用的单动机械压机为例，其主要的工作部件包括：压机滑块201、压机台面202、下气垫顶棒203、下气垫204等。压机滑块201安装冲压模具的上凹模101，压机台面202安装冲压模具的下凸模103，下气垫204则通过下气垫顶棒203给冲压模具的压边圈102施加一个可控的压力。冲压成型时，压机滑块201向下运动通过模具各部分件的压力使料片300发生塑性变形，形成所需零件。

这其中所涉及的压机性能包括：滑块/气垫工作压力、滑块/台面挠度变形、滑块/台面平行度、下气垫加载特性等。

当前，为了对压力机性能进行全面的测量，需要采用多套设备进行多次测量，设备运输、拆装十分繁琐，耗费大量人力物力，测量成本高、周期长、效率低。冲压行业急需一种可对压力机性能进行全面、高效、准确的检测的专业化设备。

发明内容

本发明的目的是提供一种压力机性能智能检测系统，解决现有压力机检测系统的功能不完善、测量效率低、测量精度不足的问题，对压力机性能进行全面、高效和准确的测量评定。

为了实现上述目的，本发明提供了一种压力机性能智能检测系统，包括在线检测端和离线处理端：

所述在线检测端，包括加载装置、信号采集装置和信号传输装置，所述加载装置对压机施加工作载荷，信号采集装置采集工作过程的压力、位移信号，信号传输装置将采集的信号传输给离线处理端；

所述离线处理端，接收在线检测端的信号，对信号进行计算处理，将计算结果进行可视化呈现。

在一实施例中，所述加载装置，包括上部基架，中部压力板、下部基架和加载汽缸组；

所述上部基架，安装在压机滑块上，跟随压机滑块沿冲压方向运动；

所述中部压力板，为上下两层的壁板结构，上层空间用于容纳压力传感器组，下层空间用于容纳加载气缸组及下部基架；

所述下部基架，安装在压机台面上；

所述信号采集装置，包括辅助支架、压力传感器组、静态位移传感器组、动态位移传感器组。

在一实施例中，所述中部压力板为悬浮式压力板，所述加载装置还包括辅助部件，辅助部件包括预紧气缸组和悬挂机构：

打开状态下，中部压力板悬挂在上部基架的悬挂机构上，与压力传感器组分离；

闭合状态下，中部压力板脱离悬挂机构，受到下部的预紧气缸组的支撑，与上部基架、压力传感器组在预紧力作用下压合在一起，跟随压机滑块沿冲压方向运动。

在一实施例中，所述中部压力板的底部装有顶棒组，压机滑块运行过程中，顶棒组与下气垫顶棒接触，并将接触力传递给压力传感器组。

在一实施例中，所述下部基架的中部区域设置凸台结构，加载汽缸组安装于凸台结构上。

在一实施例中，所述加载汽缸组由多个氮气弹簧组成，根据规格预充一定气压值，氮气弹簧具有压缩行程，实现中部压力板与加载气缸组之间各接触型面的自适应匹配及接触压力的调节。

在一实施例中，所述中部压力板与加载气缸组之间安装有压力块和调整垫片，通过对压力块和垫片的调整，改变加载气缸组的每个加载气缸与中部压力板之间的接触状态。

在一实施例中，所述上部基架与下部基架之间设置导向机构，采用导板的方式导向；

所述上部基架与中部压力板之间设置导向机构，采用导板与导柱相结合的方式导向。

在一实施例中，所述辅助支架为工字型，分为上下两个，分别安装于上部基架和下部基架，用于安装静态位移传感器组，检测压机滑块和压机台面的挠度变形。

在一实施例中，所述压力传感器组，安装在上部基架与中部压力板之间，测量压机滑块压力；

所述静态位移传感器组，安装在辅助支架上，测量不同位置的挠度变形；

所述动态位移传感器组包括动态位移传感器I组和动态位移传感器II组，动态位移传感器I组，布置于上部基架与下部基架之间，测量压机滑块的位移，动态位移传感器II组，布置于下部基架与下气垫顶棒之间，测量下气垫的位移。

在一实施例中，第一工况中，下气垫及下气垫顶棒在初始状态下抬起，并具有一定行程，压机滑块下移过程中，中部压力板依次与预紧气缸组、下气垫顶棒、加载气缸组接触，检测压力机的动态特性。

在一实施例中，所述动态特性包括压机滑块到底前的滑块压力、下气垫压力、滑块运动、下气垫运动、及两两之间的平行度；

压机滑块Z向位移z_s，压机滑块Z向速度v_s，压机滑块与压机台面之间各测点之间的平行度q_ij，下气垫Z向位移z_k，下气垫Z向速度v_k计算公式如下：

z_s＝0.25(z₁+z₂+z₃+z₄)；

v_s＝z_s′；

q_ij＝max(z_i–z_j)/(d_ij)；(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4，i≠j)；

z_k＝0.25(z₅+z₆+z₇+z₈)；

v_k＝z_k′；

其中，z₁～z₄为动态位移传感器I组的检测值；d_ij为第i个与第j个之间的水平间距；z₅～z₈为动态位移传感器II组的检测值；

压机滑块压力F_s＝∑p_i，p_i为压力传感器组中第i个传感器的检测值；

下气垫压力F_k计算公式为：F_k＝F_s+G-F_pre，F_s为压机滑块压力，F_pre为悬浮机构提供的预紧力，G为压力板重量。

在一实施例中，第二工况中，下气垫及下气垫顶棒在初始状态下未抬起，无任何行程，压机滑块下移过程中，中部压力板依次与预紧气缸组、加载气缸组接触，检测压力机的静态特性。

在一实施例中，静态特性包括压机滑块在到底后的压机滑块压力、滑块的挠度变形、压机台面挠度变形：

压机滑块压力F_s＝∑p_i，p_i为压力传感器组中第i个传感器器的检测值；

压机滑块x方向挠度变形量f_xs，压机滑块y方向挠度变形量f_ys，压机台面x方向挠度变形量f_xt，压机台面y方向挠度变形量f_yt计算公式如下：

f_xs＝0.5(d₃+d₈)-0.25(d₁+d₅+d₆+d₁₀)；

f_yt＝d₁₃–0.5(d₃+d₈)；

f_xt＝0.5(d₁₆+d₂₁)-0.25(d₁₄+d₁₈+d₁₉+d₂₃)；

f_yt＝d₂₆–0.5(d₁₆+d₂₁)；

其中，d₁～d₂₆为静态位移传感器组的检测值；

滑块到底后，压机台面压力F_t与滑块压力F_s平衡，即F_t＝F_s。

在一实施例中，所述离线处理端，包括编辑模块、监测模块、计算模块、可视化模块、管理模块和信号传输模块：

所述编辑模块，与信号传输模块连接，录入待测压机及测试工况的基本信息；

所述监测模块，与信号传输模块连接，监测相应的传感器及电气元件是否正常工作；

所述计算模块，与信号传输模块、编辑模块连接，对传感器所采集的压力及位移信号进行计算处理，获得压力机基本力学性能参数；

所述可视化模块，与信号传输模块、计算模块连接，利用图表形式对检测计算结果做可视化呈现；

所述管理模块，与信号传输模块、计算模块连接，对检测计算的测量数据进行管理；

所述信号传输模块，与在线检测端连接，进行数据传输与信号通信。

针对当前压力机性能测量装置功能不完善、测量效率低、测量精度不足的问题，本发明提出了一种专用的压力机性能智能检测系统，可实现对压力机多项性能全面、准确、高效的测量，为压力机的安装、调试、匹配、维修和保养和冲压模具的快速移模提供重要依据，实现用一套设备对多种压力机性能进行全面的测量。

本发明提出的压力机性能智能检测系统，具体具有以下有益效果：

1)提出一种悬浮式压力板结构，排除传统紧固式结构约束力不可控的干扰，提高测量的准确性；

2)构建智能化的信号处理子系统，对测量数据进行自动计算和可视化处理，提高测量效率及测量结果的直观性。

附图说明

本发明上述的以及其他的特征、性质和优势将通过下面结合附图和实施例的描述而变的更加明显，在附图中相同的附图标记始终表示相同的特征，其中：

图1揭示了现有技术的冲压成型系统结构图；

图2揭示了根据本发明一实施例的压力机性能智能检测系统的基本构成原理框图；

图3揭示了根据本发明一实施例的在线检测端的结构示意图；

图4揭示了根据本发明一实施例的中部压力板的结构示意图；

图5a揭示了根据本发明一实施例的中部压力板在打开状态的示意图；

图5b揭示了根据本发明一实施例的中部压力板在闭合状态的示意图；

图6a揭示了紧固式的中部压力板的受力分析第一示意图；

图6b揭示了紧固式的中部压力板的受力分析第二示意图；

图7揭示了悬浮式的中部压力板的受力分析示意图；

图8揭示了根据本发明一实施例的下部基架与加载汽缸组的结构示意图；

图9揭示了根据本发明一实施例的辅助支架的结构示意图；

图10揭示了根据本发明一实施例的压力机性能智能检测系统的行程图；

图11揭示了根据本发明一实施例的编辑模块的示意图；

图12揭示了根据本发明一实施例的监测模块的示意图；

图13揭示了根据本发明一实施例的可视化模块的示意图；

图14揭示了根据本发明一实施例的管理模块的示意图。

图中各附图标记的含义如下：

101 上凹模；

102 压边圈；

103 下凸模；

201 压机滑块；

202 压机台面；

203 下气垫顶棒；

204 下气垫；

300 料片；

400 在线检测端

41 加载装置

411 上部基架；

412 中部压力板；

413 下部基架；

413a 凸台；

413b 凸台；

414 加载气缸组；

415 辅助部件；

416 预紧气缸组；

417 带有减震限位螺栓

418 顶棒组；

419 下气垫探测棒；

42 信号采集装置；

421 辅助支架；

422 压力传感器组；

423 静态位移传感器组；

424 动态位移传感器I组；

425 动态位移传感器II组；

43 信号传输装置；

500 离线处理端；

501 编辑模块；

502 监测模块；

503 计算模块；

504 可视化模块；

505 管理模块；

506 信号传输模块。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释发明，并不用于限定发明。

图2揭示了根据本发明一实施例的压力机性能智能检测系统的基本构成原理框图，在图2所示的实施例中，本发明提出的一种压力机性能智能检测系统包括在线检测端400和离线处理端500两部分。

在线检测端400的主要功能是对压机施加工作载荷，采集工作过程中的压力、位移等信号，并将采集的信号传输给离线处理端500。

离线处理端500的主要功能是接收在线检测端400的信号，对接收的信号进行计算处理，将计算结果进行直观形象地可视化呈现。

更进一步的，离线处理端500还具备文件保存、读取、数据导出等基本的系统管理功能。

以下以图2所示的实施例，结合图1所示的冲压成型系统，对本发明提出的压力机性能智能检测系统的在线检测端400展开详细介绍。设置坐标系为车身坐标系，定义坐标Z向为车高方向，Y向为车宽方向，X向为车长方向。

图3揭示了根据本发明一实施例的在线检测端的结构示意图，如图2和图3所示，在线检测端400进一步包括：加载装置41、信号采集装置42和信号传输装置43。

所述加载装置41，对压机施加工作载荷，主要包含：上部基架411、中部压力板412、下部基架413、加载气缸组414及辅助部件415。

所述辅助部件415，进一步包括：预紧气缸组416、带有减震限位螺栓417等。

所述信号采集装置42，采集工作过程的压力、位移信号，主要包含：辅助支架421、压力传感器组422、静态位移传感器组423、动态位移传感器I组424、动态位移传感器II组425。

所述信号传输装置43，将所采集的信号通过无线/有线传输的方式传递给离线处理端500。

下面进一步介绍加载装置41的各个组件。

所述上部基架411安装于压机滑块201上，可跟随压机滑块201沿冲压方向运动，是上部其他组件的安装基础。

上部基架411采用壁板结构，并配合镂空设计，以获取较轻的重量及较大的内部布置空间。上部基架411集成一体式的铸造吊耳，以获取较好的吊运强度及操作便捷性。

所述中部压力板412是传递压力的关键部件，对工作压力的测量精度有影响很大。

为提高测量精度，本发明提出一种悬浮式结构的中部压力板412，图4揭示了根据本发明一实施例的中部压力板的结构示意图，如图4所示，中部压力板412采用上下两层的壁板结构，用于容纳压力传感器组、加载气缸组414及下部基架413、凸台及相关部件。

中部压力板412上层空间用于容纳压力传感器组及相关组件，下层空间用于容纳加载气缸组414及下部基架413及凸台。壁板大面积的镂空设计以减轻悬挂重量。

顶棒组418安装于中部压力板412的底部。

压机滑块201运行过程中，顶棒组418会与下气垫顶棒203发生接触，并将此过程中的接触力传递给压力传感器组422。

图5a和图5b分别揭示了根据本发明一实施例的中部压力板在打开状态和闭合状态的示意图，如图5a和图5b所示，中部压力板的工作原理如下：

如图5a所示，在打开状态下，中部压力板412在重力作用下，悬挂于上部基架411的悬挂机构之上，与压力传感器组422之间留有一定间隙，两者处于分离状态。所述悬挂机构为带有减震限位螺栓417。所述压力传感器422安装在上部基架411上。

如图5b所示，当压机滑块201向下运动时，中部压力板412向下随动，当受到下部预紧气缸组416的支撑作用后，逐步脱离悬挂机构，中部压力板412与压力传感器组422间隙逐步减小，直至完全闭合。完全闭合后，中部压力板412、上部基架411、压力传感器组422三者在预紧力作用下压合在一起，跟随压机滑块201向下运动。所述压力传感器组422安装在上部基架411上。

在闭合状态下，中部压力板412受到下部预紧气缸组416的支撑作用，脱离带有减震限位螺栓107，与压力传感器组422之间无间隙，两者处于紧压状态。

对于本发明提出的悬浮式的中部压力板，相比于传统的紧固式的中部压力板，测量精度更高。

原因在于，传统的紧固式结构的中部压力板，从上至下依次是：上部基架、压力传感器、中部压力板，采用紧固件如螺栓对上部基架进行紧固连接，压力传感器被夹紧在两者之间。紧固式的中部压力板存在的问题在于会产生不可控的约束力。

与之相比，悬浮式的中部压力板的优点在于：用可控的预紧力替代传统紧固式结构所产生的不可控的约束力，从而使测量结果更加准确。

图6a和图6b为紧固式的中部压力板的受力分析示意图，图7为悬浮式的中部压力板的受力情况对比。其中，F_m为压力传感器组的测量力，F_a为中部压力板的实际工作压力，F_pre为悬浮机构提供的预紧力，F_ad为紧固件提供的约束力，G为中部压力板的重量。

对于紧固式的中部压力板，当F_a<G，如图6a所示，即工作压力F_a不足以平衡压力板自重G时，约束力F_ad与重力方向相反，即竖直向上。

对于紧固式的中部压力板，当F_a>G，如图6b所示，即工作压力F_a足以平衡压力板自重G时，约束力F_ad与重力方向相同，即竖直向下。

可见，对于紧固式的中部压力板，在不同工况下，约束力F_ad的方向是会发生变化。此外，约束力F_ad还会受到结构变形干涉、温度变化、型面接触一致性、装配应力、模具受力变形等不可控因素的影响。

因此，对于紧固式的中部压力板，附加的约束力F_ad是不可控和无法预知的。这干扰了测量压力F_m与工作压力F_a之间的稳定关系，影响测量精度。

对于本发明提出的悬浮式的中部压力板，由于结构特点，如图7所示，其预紧力F_pre始终是竖直向上的，且大小可由预紧气缸组416预设控制，根据受力分析可知：

F_a＝F_m+G-F_pre；

由于G和F_pre都是稳定可控的量，测量力F_m和实际工作压力F_a之间就可以建立稳定的对应关系，提高测量精度。

图8揭示了根据本发明一实施例的下部基架与加载汽缸组的结构示意图，如图8所示，下部基架413安装于压力机工作台，是其他组件的安装基础，采用壁板结构，并配合镂空设计，以获取较轻的重量。

下部基架413中部区域具有凸台结构特征，其作用在于：

1)降低加载气缸组414的高度，提高压缩加载的稳定性；

2)减少中部压力板412的厚度，减轻悬挂重量；

3)增加下部基架413的内部布置空间，提高空间利用率。

凸台的布置形式可以是整体式的一个凸台，也可分割成分体式的多个凸台。在图8所示的实施例中，为避免与辅助支架421结构干涉，凸台被分割成对称的2个分体式的凸台，分为凸台413a和凸台413b，中间空隙区域用于布置辅助支架421的中部横梁。

加载气缸组414安装于下部基架413的凸台上。

加载气缸组414由多个氮气弹簧组成，根据规格预充一定气压值。

氮气弹簧具有压缩行程，可实现中部压力板412与加载气缸组414之间各接触型面的自适应匹配及接触压力的调节。

打开状态下，加载气缸组414与中部压力板412处于分离状态，加载气缸组414处于未工作状态。

闭合状态下，加载气缸组414与中间压力板412接触，加载气缸组414处于工作状态。

中部压力板412与加载气缸组414之间安装有压力块和调整垫片，优选地将压力块及调整垫片安装于中部压力板412的下底面区域。

通过对压力块和垫片的调整，可改变加载气缸组414的每个加载气缸与压力板之间的接触状态，从而对每个气缸的激活状态进行独立的控制，实现不同的加载效果。

对于单个气缸而言，若该气缸与中部压力板412接触，则其状态为激活；若该气缸与中部压力板412未接触，则其状态为未激活。

为确保各部分组件之间正确的相对运动关系，运动部件之间设置导向机构。

上部基架411与下部基架413之间设置导向机构，优选地采用导板导向方式。导板布置在检测装置两侧端头位置。

上部基架411与中部压力板412之间设置导向机构，优选地采用导板与导柱相结合地导向方式。导板与导柱布置在中部压力板412四个角部。

下面进一步介绍信号采集装置42的各个组件。

图9揭示了根据本发明一实施例的辅助支架的结构示意图，如图9所示，辅助支架421采用“工字型”造型设计。

辅助支架421分为上下2个，具有相似地结构、安装形式及功能作用，分别安装于上部基架411和下部基架413，用于检测压机滑块201和压机台面202的挠度变形。

上下辅助支架421的四个角部分别与上部基架411、下部基架413紧固联接。

辅助支架421上布置有静态位移传感器组423，用以测量不同位置的挠度变形，d₁～d₂₆为静态位移传感器组423的检测值。

动态位移传感器I组424布置于上部基架411与下部基架413之间，优选地安装于下部基架413的两侧端头区域，朝向上部基架411，用于测量压机滑块201的位移。

动态位移传感器II组425布置于下部基架413与下气垫顶棒203之间，优选地安装于下部基架413的支撑台架上，朝向下气垫探测棒419。下气垫探测棒419外部固定端安装于下部基架413，内部活动端可穿过下部基架413和压机台面202，与下气垫顶棒203接触，并随着下气垫204一起上下随动。动态位移传感器II组425用以检测下气垫204的位移。

压力传感器组422布置于上部基架411与中部压力板412之间，优选的安装在上部基架411上。

图10揭示了根据本发明一实施例的压力机性能智能检测系统的行程图，下面结合图10对在线检测端400的运行过程进行说明

本发明提出的压力机性能智能检测系统根据测量需求不同，可分别按如下两种工况进行运行：

工况1：初始状态下，下气垫204及下气垫顶棒203已抬起，具有一定行程。压机滑块201下移过程中，中部压力板412依次与预紧气缸组416、下气垫顶棒203、加载气缸组414接触。

工况2：初始状态下，下气垫204及下气垫顶棒203未抬起，无任何行程。压机滑块201下移过程中，中部压力板412依次与预紧气缸组416、加载气缸组414接触。

根据不同的检测需求，设定不同的检测工况。

对于动态检测，采用工况1进行检测，主要是检测压机滑块到底前的滑块压力、下气垫压力、滑块运动、下气垫运动、及两两之间的平行度等动态特性。

对于静态检测，主要是检测压机滑块在到底后，静态平衡条件下，压机滑块的压力、滑块的挠度变形、压机台面挠度变形等静态特性，需采用工况2进行检测。压机滑块201的实际行程为H4，为获取更好的测量效果，可在压机滑块到底后增加保压时间。

动态检测和静态检测需在不同的下气垫设定条件下进行，在一个检测循环中，不可同时进行动态和静态检测。

以下结合工况1对本发明提出的压力机性能智能检测系统的运行过程进行详细说明。

初始状态：压机滑块201、预紧气缸组416、下气垫204、加载气缸组414的行程位置分别为H1、H2、H3、H4，H1>H2>H3>H4，压机滑块201下止点行程位置定义为零位。

当压机滑块201向下移动到行程H2时：

中部压力板412受下部预紧气缸组416的作用，开始预紧行程。中部压力板412与压力传感器组422之间的间隙逐步消除。在压机滑块201到达行程H3之前，中部压力板412已完全闭合。预紧气缸组416的作用力在后续行程中一直存在。

当压机滑块201向下移动到行程H3时：

顶棒组108与下气垫顶棒203开始接触，开始动态检测行程。动态位移传感器I组424测量压机滑块201的位移，动态位移传感器II组425检测下气垫204的位移，压力传感器组422测量下气垫204的受力。

当压机滑块201向下移动到行程H4时：

中部压力板412开始与加载气缸组414接触，动态检测行程结束，开始静态检测行程。当压机滑块201行程到达下止点零位后，完成静态检测。为获取稳定的测量结果，可在下止点零位进行适当的保压。压力传感器组422测量总压力，静态位移传感器组423测量挠度变形。

以下以图2所示的实施例，结合图1所示的冲压成型系统，对本发明提出的压力机性能智能检测系统的离线处理端500展开详细介绍。

离线处理端500主要接收在线检测端的信号，对接受信号进行计算处理，将计算结果进行直观形象地可视化呈现。

在图2所示的实施例中，离线处理端500可以是硬件与软件结合的方式实现，如采用硬件进行数据采集，软件进行数据处理与显示，也可以是对所采集的数据进行后期计算处理而开发的计算机程序或手机等移动端程序，可安装于兼容Android/iOS系统的便携式通信设备或兼容Window操作系统的便携式计算机。

离线处理端500进一步包括：编辑模块501、监测模块502、计算模块503、可视化模块504、管理模块505和信号传输模块506。

所述编辑模块501，与信号传输模块506连接，用于录入待测压机及测试工况等基本信息。

图11揭示了根据本发明一实施例的编辑模块的示意图，如图11所示，编辑模块501的基本信息包括：压机编号，压机品牌，压机型号、安装日期，安装地点，历史检测维护记录，使用年限，压机基本技术参数，检测日期，操作人员信息，环境温度等基本信息。

所述监测模块502，与信号传输模块506连接，用于监测本系统所有传感器及其他电器元件是否工作正常。更进一步的，监测模块502还用于定义信号采集的起始点与终止点。

图12揭示了根据本发明一实施例的监测模块的示意图，如图12所示的监测模块502，其工作原理是：获取各传感器及电器元件信号，与预设值进行比对，判断传感器的工作状态。

所示计算模块503，与信号传输模块506、编辑模块501连接，用于对传感器所采集的压力及位移信号进行计算处理，获得压力机基本力学性能参数。

压力机基本力学性能参数包括：

1)压机滑块x方向挠度变形量f_xs，压机滑块y方向挠度变形量f_ys，压机台面x方向挠度变形量f_xt，压机台面y方向挠度变形量f_yt；

2)压机滑块Z向位移z_s，压机滑块Z向速度v_s，压机滑块与压机台面之间各测点之间的平行度q_ij，下气垫Z向位移z_k，下气垫Z向速度v_k；

3)压机滑块成形力F_s，下气垫压力F_k，压机台面压力F_t。

压机滑块x方向挠度变形量f_xs，压机滑块y方向挠度变形量f_ys，压机台面x方向挠度变形量f_xt，压机台面y方向挠度变形量f_yt计算公式如下：

f_xs＝0.5(d₃+d₈)-0.25(d₁+d₅+d₆+d₁₀)；

f_yt＝d₁₃–0.5(d₃+d₈)；

f_xt＝0.5(d₁₆+d₂₁)-0.25(d₁₄+d₁₈+d₁₉+d₂₃)；

f_yt＝d₂₆–0.5(d₁₆+d₂₁)；

其中，d₁～d₂₆为静态位移传感器组423的检测值，分布如图9所示；

压机滑块Z向位移z_s，压机滑块Z向速度v_s，压机滑块与压机台面之间各测点之间的平行度q_ij，下气垫Z向位移z_k，下气垫Z向速度v_k计算公式如下：

z_s＝0.25(z₁+z₂+z₃+z₄)；

v_s＝z_s′；

q_ij＝max(z_i–z_j)/(d_ij)；(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4，i≠j)；

z_k＝0.25(z₅+z₆+z₇+z₈)；

v_k＝z_k′；

其中，z₁～z₄为动态位移传感器I组424的检测值；d_ij为第i个与第j个之间的水平间距；z₅～z₈为动态位移传感器II组425的检测值，可以在工况1条件下测得。

滑块成形力F_s计算公式如下：

F_s＝∑p_i；

其中，p_i为压力传感器组411中第i个传感器器的检测值，可以在工况1条件下测得。

下气垫压力F_k可在工况1条件下测量获得：

压机滑块201到底前，下气垫压力F_k、滑块压力F_s、悬浮机构提供的预紧力F_pre、压力板重量G存在平衡关系，下气垫压力F_k计算公式为：F_k＝F_s+G-F_pre。

其中，压机滑块压力F_s为滑块成型力，预紧力F_pre可由预紧气缸组416预设控制。

压机台面压力F_t可在工况2条件下测量获得：

滑块到底后，压机台面压力F_t与滑块压力F_s平衡，即F_t＝F_s。

所述可视化模块504，与信号传输模块506、计算模块503连接，利用图表形式对检测计算结果做可视化呈现。

图13揭示了根据本发明一实施例的可视化模块的示意图，如图13所示的可视化模块504，包括：对检测计算结果形成图表形式，如挠度变形云图、位移曲线、速度曲线、成形力曲线、平行度云图、压力分布图等，并对不同检测结果进行对比、分析与评价。

所述管理模块505，与信号传输模块506、计算模块503连接，对检测计算的测量数据进行管理。

图14揭示了根据本发明一实施例的管理模块的示意图，如图14所示的管理模块505对测量数据进行文件保存，文件读取，数据导出，格式转换，系统关闭、偏好设定、云端数据上传等功能。

离线处理端配备信号传输模块506，可通过无线/有线传输的方式传与在线检测端400进行信号传输。

针对当前压力机性能测量装置功能不完善、测量效率低、测量精度不足的问题，本发明提出了一种专用的压力机性能智能检测系统，可实现对压力机多项性能全面、准确、高效的测量，为压力机的安装、调试、匹配、维修和保养和冲压模具的快速移模提供重要依据，实现用一套设备对多种压力机性能进行全面的测量。

本发明提出的压力机性能智能检测系统，具体具有以下有益效果：

1)提出一种悬浮式压力板结构，排除传统紧固式结构约束力不可控的干扰，提高测量的准确性；

2)构建智能化的信号处理子系统，对测量数据进行自动计算和可视化处理，提高测量效率及测量结果的直观性。

尽管为使解释简单化将上述方法图示并描述为一系列动作，但是应理解并领会，这些方法不受动作的次序所限，因为根据一个或多个实施例，一些动作可按不同次序发生和/或与来自本文中图示和描述或本文中未图示和描述但本领域技术人员可以理解的其他动作并发地发生。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

上述实施例是提供给熟悉本领域内的人员来实现或使用本发明的，熟悉本领域的人员可在不脱离本发明的发明思想的情况下，对上述实施例做出种种修改或变化，因而本发明的保护范围并不被上述实施例所限，而应该是符合权利要求书提到的创新性特征的最大范围。

Claims (15)

1.一种压力机性能智能检测系统，其特征在于，包括在线检测端和离线处理端：

所述在线检测端，包括加载装置、信号采集装置和信号传输装置，所述加载装置对压机施加工作载荷，信号采集装置采集工作过程的压力、位移信号，信号传输装置将采集的信号传输给离线处理端；

所述离线处理端，接收在线检测端的信号，对信号进行计算处理，将计算结果进行可视化呈现。

2.根据权利要求1所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：

所述加载装置，包括上部基架，中部压力板、下部基架和加载汽缸组；

所述上部基架，安装在压机滑块上，跟随压机滑块沿冲压方向运动；

所述中部压力板，为上下两层的壁板结构，上层空间用于容纳压力传感器组，下层空间用于容纳加载气缸组及下部基架；

所述下部基架，安装在压机台面上；

所述信号采集装置，包括辅助支架、压力传感器组、静态位移传感器组、动态位移传感器组。

3.根据权利要求2所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：所述中部压力板为悬浮式压力板，所述加载装置还包括辅助部件，辅助部件包括预紧气缸组和悬挂机构：

打开状态下，中部压力板悬挂在上部基架的悬挂机构上，与压力传感器组分离；

闭合状态下，中部压力板脱离悬挂机构，受到下部的预紧气缸组的支撑，与上部基架、压力传感器组在预紧力作用下压合在一起，跟随压机滑块沿冲压方向运动。

4.根据权利要求3所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：所述中部压力板的底部装有顶棒组，压机滑块运行过程中，顶棒组与下气垫顶棒接触，并将接触力传递给压力传感器组。

5.根据权利要求2所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：所述下部基架的中部区域设置凸台结构，加载汽缸组安装于凸台结构上。

6.根据权利要求2所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：所述加载汽缸组由多个氮气弹簧组成，根据规格预充一定气压值，氮气弹簧具有压缩行程，实现中部压力板与加载气缸组之间各接触型面的自适应匹配及接触压力的调节。

7.根据权利要求2所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：所述中部压力板与加载气缸组之间安装有压力块和调整垫片，通过对压力块和垫片的调整，改变加载气缸组的每个加载气缸与中部压力板之间的接触状态。

8.根据权利要求2所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：

所述上部基架与下部基架之间设置导向机构，采用导板的方式导向；

所述上部基架与中部压力板之间设置导向机构，采用导板与导柱相结合的方式导向。

9.根据权利要求2所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：所述辅助支架为工字型，分为上下两个，分别安装于上部基架和下部基架，用于安装静态位移传感器组，检测压机滑块和压机台面的挠度变形。

10.根据权利要求2所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：

所述压力传感器组，安装在上部基架与中部压力板之间，测量压机滑块压力；

所述静态位移传感器组，安装在辅助支架上，测量不同位置的挠度变形；

所述动态位移传感器组包括动态位移传感器I组和动态位移传感器II组，动态位移传感器I组，布置于上部基架与下部基架之间，测量压机滑块的位移，动态位移传感器II组，布置于下部基架与下气垫顶棒之间，测量下气垫的位移。

11.根据权利要求10所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：

第一工况中，下气垫及下气垫顶棒在初始状态下抬起，并具有一定行程，压机滑块下移过程中，中部压力板依次与预紧气缸组、下气垫顶棒、加载气缸组接触，检测压力机的动态特性。

12.根据权利要求11所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：所述动态特性包括压机滑块到底前的滑块压力、下气垫压力、滑块运动、下气垫运动、及两两之间的平行度；

压机滑块Z向位移z_s，压机滑块Z向速度v_s，压机滑块与压机台面之间各测点之间的平行度q_ij，下气垫Z向位移z_k，下气垫Z向速度v_k计算公式如下：

z_s＝0.25(z₁+z₂+z₃+z₄)；

v_s＝z'_s；

q_ij＝max(z_i–z_j)/(d_ij)；(i＝1,2,3,4；j＝1,2,3,4，i≠j)；

z_k＝0.25(z₅+z₆+z₇+z₈)；

v_k＝z'_k；

其中，z₁～z₄为动态位移传感器I组的检测值；d_ij为第i个与第j个之间的水平间距；z₅～z₈为动态位移传感器II组的检测值；

压机滑块压力F_s＝∑p_i，p_i为压力传感器组中第i个传感器的检测值；

下气垫压力F_k计算公式为：F_k＝F_s+G-F_pre，F_s为压机滑块压力，F_pre为悬浮机构提供的预紧力，G为压力板重量。

13.根据权利要求10所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于：

第二工况中，下气垫及下气垫顶棒在初始状态下未抬起，无任何行程，压机滑块下移过程中，中部压力板依次与预紧气缸组、加载气缸组接触，检测压力机的静态特性。

14.根据权利要求13所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于，静态特性包括压机滑块在到底后的压机滑块压力、滑块的挠度变形、压机台面挠度变形：

压机滑块压力F_s＝∑p_i，p_i为压力传感器组中第i个传感器器的检测值；

压机滑块x方向挠度变形量f_xs，压机滑块y方向挠度变形量f_ys，压机台面x方向挠度变形量f_xt，压机台面y方向挠度变形量f_yt计算公式如下：

f_xs＝0.5(d₃+d₈)-0.25(d₁+d₅+d₆+d₁₀)；

f_yt＝d₁₃–0.5(d₃+d₈)；

f_xt＝0.5(d₁₆+d₂₁)-0.25(d₁₄+d₁₈+d₁₉+d₂₃)；

f_yt＝d₂₆–0.5(d₁₆+d₂₁)；

其中，d₁～d₂₆为静态位移传感器组的检测值；

滑块到底后，压机台面压力F_t与滑块压力F_s平衡，即F_t＝F_s。

15.根据权利要求1所述的压力机性能智能检测系统，其特征在于，所述离线处理端，包括编辑模块、监测模块、计算模块、可视化模块、管理模块和信号传输模块：

所述编辑模块，与信号传输模块连接，录入待测压机及测试工况的基本信息；

所述监测模块，与信号传输模块连接，监测相应的传感器及电气元件是否正常工作；

所述计算模块，与信号传输模块、编辑模块连接，对传感器所采集的压力及位移信号进行计算处理，获得压力机基本力学性能参数；

所述可视化模块，与信号传输模块、计算模块连接，利用图表形式对检测计算结果做可视化呈现；

所述管理模块，与信号传输模块、计算模块连接，对检测计算的测量数据进行管理；

所述信号传输模块，与在线检测端连接，进行数据传输与信号通信。

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