Visual Basic與Matlab混合編程在板帶面內彎曲成形中的應用

惠阿玲，唐文亭，王維璐

(西安理工大學材料學院，陜西 西安 710048)

0 前言

21世紀，先進塑性加工技術向著高質量、高柔性、低能耗、高精密、輕量化的方向發展。具有上述特點的先進塑性加工新技術和新工藝對于提高產品質量、縮短產品開發周期、減少或免除切削加工、降低成本、節省原材料等有著重要的意義，是當今先進制造技術的一個重要發展方向［1］。金屬板帶不均勻壓下面內彎曲成形技術正是一種滿足先進塑性加工要求，創造性地利用材料不均勻塑性變形而獲得產品的成形方法［2］。根據加載方式的不同，面內彎曲成形可分為斷續加載方式和連續加載方式兩種，國內外學者對其成形機理已進行了較深入地研究［3-7］。實際加工中由于多工藝參數的交互影響，彎曲半徑難以精確控制，使得該成形技術更多地依賴于工作人員的個人能力和經驗積累，依賴于設備參數的反復調試和工藝的摸索改進，因而產品開發周期相對較長、成本較大。可以通過開發一套可視化軟件，將專家的經驗、工藝參數融入實驗數據庫，通過軟件的分析得出優化的結果。本文采用VB和Matlab的混合編程，對面內彎曲成形過程中相關數據進行處理、擬合及工藝優化。利用VB完成人機交互界面的設計，利用Matlab數據計算能力強的特點，完成各種工藝計算。所設計的程序能夠很好地完成給定工藝參數下預彎曲半徑的計算及預彎曲半徑隨工藝參數的變化趨勢圖形顯示等功能。

1 ActiveX自動化

ActiveX是以COM(Component Object Model組件對象模型)技術為基礎的一種應用程序開發技術和體系結構的總稱，它是Microsoft公司提供的一種用于模塊集成的新協議，它允許應用程序或組件控制另一個應用程序或組件的運行［8］。一般來說，VB和Matlab之間的通信主要用到自動化服務器和自動化控制器。本文用Matlab作為自動化服務器，被作為自動化控制器的VB程序所調用。為了在VB中請求Matlab的服務，必須獲得Matlab對象在系統注冊表中定義的名字，通常來說，這個名字為“Matlab．Application”。V B 6．0中ActiveX連接Matlab的原理如下:

(1)創建對象聲明一個對象變量，創建并返回一個ActiveX對象的使用;

(2)操作對象 得到一個ActiveX對象引用的變量，然后就可以對此變量進行操作，如同對VB中其它對象的操作 (即獲取、設置、方法和屬性)一樣;

(3)釋放對象操作完成后，用自動化對象提供Close或Quit函數來結束并釋放對象，以免浪費系統內存。

2 VB和Matlab在面內彎曲中的應用

面內彎曲成形主要工藝參數有加載鍥角α、壓下量S、進給量P、預彎曲半徑R;毛坯參數主要有毛坯材料、毛坯寬度W0、毛坯厚度t0。預彎曲半徑是成形過程中主要關心的因素。本文所使用的數據庫為Microsoft Access，采用了ODBC(Open DataBase Connectivity)開放式數據庫互連標準以及ADO(Active Data Objects)連接方式打開。Matlab支持ActiveX自動化技術，能被任何作為ActiveX的控制程序所控制，完成預彎曲半徑的數值計算和圖形分析，便于工作人員對工藝參數的修改和完善。在VB應用程序內創建了Matlab ActiveX對象后，可實現對Matlab的調用，本模塊采用的方法是:

(1)用VB編制與用戶進行交互的界面窗口，包括用戶信息的輸入和結果的顯示;

(2)實現VB與Matlab之間的通訊，把VB中用戶輸入的參數傳到Matlab工作空間;

(3)在Matlab中建立預彎曲半徑計算的數學模型，根據用戶輸入進行計算。

圖1是用VB控件DataGrid顯示的預彎曲半徑及相關參數的原始數據，圖形下方有五個按鈕，可以對數據可進行操作，直觀地看到修改結果。

圖1 相關工藝參數的原始數據Fig.1 Original data of related process parameters

圖2為彎曲半徑預測及分析界面。左邊輸入需要分析的壓下量S、加載鍥角α、毛坯寬度W0等，右邊顯示數據庫部分數據，方便用戶根據自己要求進行快速選擇。輸入需要分析的參數后，單擊確定，VB就會在后臺調用Matlab進行必要的計算分析，預測出彎曲半徑的值［6］。程序同時給出預彎曲半徑隨工藝參數變化的趨勢圖(如圖3所示)，用戶可據此進行下一步的工藝優化工作。

圖2 彎曲半徑預測Fig.2 Prediction of bending radius

如下代碼完成將參數傳送到Matlab工作空間并實現計算的功能:

Public objmatlab As Object

Print#1，Text3．Text

Input#1，X(m)

生成Matlab所要執行的命令

strcommand="x=［"

圖3 預彎曲半徑隨工藝參數變化趨勢圖Fig.3 Variation tendency of pre-bending radius with process parameters

g=j－1

For i=0 To g

strcommand=strcommand＆Str(X(j* j*i+1))＆""

Next i

strcommand=strcommand＆ "?;y= ［"

For i=0 To g

strcommand=strcommand＆Str(X(j*i+2))＆""

Next i

……

生成Matlab對象并執行

Set objmatlab = CreateObject("matlab．application")

objmatlab．Execute(strcommand)

strcommand=" ［xx，yy］ =meshgrid("＆ X(1)＆ ":0．002:"＆ X(j* j*g+1)＆ "，"＆ X(2)＆":0．001:"＆X(j* g+2)＆");zz=interp2(x，y，z，xx，yy);mesh(xx，yy，zz);xlabel(＇壓下量＇);

執行命令:

objmatlab．Execute(strcommand)

圖4為按本程序提供的優化工藝參數而進行的工業純鋁板面內彎曲試樣，實驗證明實際彎曲半徑與預彎曲半徑吻合良好，誤差不大于10%。

圖4 板面內彎曲試樣Fig.4 Samples of in-plane bending of strip metal

3 結束語

基于客戶/服務器計算模式，利用ActiveX協議，在VB應用程序中可以集成Matlab強大的數值分析和圖形顯示功能。將Matlab和VB相結合編制數據處理及分析軟件，充分利用了VB良好的用戶界面和MATLAB強大的計算和圖形功能，提高了軟件的整體性能、節約了開發時間和精力。將此方法融入板帶不均勻壓下面內彎曲成形技術，所開發的軟件用戶界面直觀，操作方便，能夠綜合考慮各工藝因素的影響，快速準確預測彎曲半徑，提高了工作效率、增強了成形過程的可操作性。

［1］ 董湘懷．塑性加工技術的發展趨勢［J］．中國機械工程，2000，11(9):1074－1075．

［2］ 鮮飛軍，楊合．不均勻壓下面內彎曲成形技術的研究進展［J］．中國機械工程，2000，11(12):1426．

［3］ JIN Yingjun，MAkOTO Murata．Influence of pitch and cross-sectional ratio of strip of sheet metal on incremental in-plane bending［J］．Journal of Materials Processing Technology．2004，155(33):1810－1814．

［4］ JIN Yingjun，TAKASHI Kuboki，MAkOTO Murata．Influence of strip materials on behavior of incremental inplane bending［J］．Journal of Materials Processing Technology，2005，162(40):190 －195．

［5］ TANG Wenting，JIN Li，ZHANG Jin et al．A 3D rigid-plastic FEM simulation on radius of incremental inplane bending of strip metal［J］．Materials Science Forum，2008，575/578(Part 1):579－583．

［6］ TANG Wenting，TANG Chaoli，HUANG Lei et al．Application research on expert system of incremental inplane bending ［J］．Materials Science Forum，2008，575/578(Part 1):600－605．

［7］ 楊合，肖紅生，雷軍．板帶金屬不均勻壓下面內彎曲成形機理的研究 ［J］．塑形工程學報，1997，4(3):52－58．

［8］ The Mathworks Inc．MATLAB Manuals for External Interfaces(Version 6) ［EB/OL］．http://maxwell．me．gu．edu．au/spl/matlab-page/apiext．pdf，2001．