[發(fā)明專(zhuān)利]管道多點(diǎn)同步自動(dòng)焊預(yù)掃描式焊縫激光跟蹤方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310389102.2
• 申請(qǐng)日: 2013-08-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104416305A
• 公開(kāi)（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鋒;苗新剛;張毅;馬志鋒;王長(zhǎng)江;張建平
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司;中國(guó)石油天然氣管道局
• 主分類(lèi)號(hào): B23K37/00
• 分類(lèi)號(hào): B23K37/00;B23K37/02
• 代理公司: 北京市中實(shí)友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11013
• 代理人: 張少宏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及管道多點(diǎn)同步自動(dòng)焊預(yù)掃描式焊縫激光跟蹤方法及裝置，屬于焊接技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

多點(diǎn)分段焊接技術(shù)與設(shè)備結(jié)構(gòu)有關(guān)，因?yàn)楹妇娴脑黾樱舭凑粘Ｒ?guī)焊縫跟蹤技術(shù)方案：焊接過(guò)程中一個(gè)焊炬需配備一套焊縫跟蹤系統(tǒng)，其硬件系統(tǒng)十分龐大、機(jī)械結(jié)構(gòu)笨重、控制軟件復(fù)雜、不易控制，成本上也非常昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供管道多點(diǎn)同步自動(dòng)焊預(yù)掃描式焊縫激光跟蹤方法及裝置。

管道多點(diǎn)同步自動(dòng)焊預(yù)掃描式焊縫激光跟蹤方法，含有以下步驟；

在施焊前，通過(guò)激光傳感器對(duì)焊縫進(jìn)行全位置精準(zhǔn)掃描，繪制出每個(gè)焊炬的運(yùn)動(dòng)軌跡及每個(gè)焊炬和焊縫中心位置的偏差值，將偏差信號(hào)傳送給控制系統(tǒng)，通過(guò)軟件程序進(jìn)行處理、識(shí)別、分段，按照對(duì)應(yīng)位置分配給每個(gè)焊炬的位置調(diào)整機(jī)構(gòu)，提前預(yù)知每個(gè)焊炬對(duì)應(yīng)焊縫位置的行走軌跡，自動(dòng)調(diào)整多個(gè)焊炬與焊縫中心的左右偏差，從而實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)程中的焊縫跟蹤；

采用預(yù)掃描式焊縫激光跟蹤技術(shù)完成對(duì)每一個(gè)焊炬行走軌跡的預(yù)設(shè)定，達(dá)到控制每個(gè)焊炬在各自焊接區(qū)域左右位置自動(dòng)調(diào)整的目的；

管道多點(diǎn)同步自動(dòng)焊設(shè)備，焊炬和激光跟蹤系統(tǒng)分別安裝在兩個(gè)相互平行的運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上，8個(gè)焊炬以一個(gè)運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡和激光跟蹤系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡平行；

焊縫跟蹤軌跡計(jì)算為：將管道分為左右兩個(gè)半圓，每個(gè)半圓分成4段，分別對(duì)應(yīng)不同的焊炬實(shí)現(xiàn)圓周焊接（整個(gè)圓周共分布8個(gè)焊炬）；每段的運(yùn)動(dòng)距離為45°角對(duì)應(yīng)的圓弧長(zhǎng)度，如圖1；施焊前進(jìn)行預(yù)掃描，左右各一激光跟蹤系統(tǒng)從0點(diǎn)位置到6點(diǎn)位置，沿管道左右兩半圓焊縫運(yùn)行，將0～6點(diǎn)不同位置的焊縫偏差量計(jì)算出來(lái)，傳送給控制器，進(jìn)行數(shù)據(jù)編程、分段，識(shí)別；在施焊過(guò)程中，每個(gè)焊炬根據(jù)控制系統(tǒng)的位置偏移量自動(dòng)調(diào)整，提前確定每個(gè)焊炬的運(yùn)動(dòng)軌跡，實(shí)現(xiàn)焊縫對(duì)中；

具體步驟如下；

確定基準(zhǔn)點(diǎn)：激光跟蹤系統(tǒng)和焊炬的基準(zhǔn)點(diǎn)必須一致，都以0點(diǎn)正對(duì)焊縫中心的位置為基準(zhǔn)點(diǎn)，激光跟蹤系統(tǒng)將光線(xiàn)投射在該位置，從0～6點(diǎn)位置進(jìn)行掃描；通過(guò)角度傳感器，將每一度的光線(xiàn)行走軌跡與基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行比較，得出每一度位置與焊縫中心的左右位置差值，組成二維數(shù)組，因?yàn)楹妇婧图す飧櫹到y(tǒng)運(yùn)動(dòng)軌跡是相互平行的，又是同一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，因此激光跟蹤系統(tǒng)掃描出的左右位置的偏差值就是焊炬的實(shí)際偏差值；

數(shù)據(jù)處理：將偏差值進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)采集，將不同位置偏差值的二維數(shù)組分配給相對(duì)應(yīng)的焊炬；0°～45°的偏差數(shù)據(jù)傳送給#1焊炬，45°～90°的偏差數(shù)據(jù)傳送給#2焊炬，90°～135°的偏差數(shù)據(jù)傳送給#3焊炬，135°～180°的偏差數(shù)據(jù)傳送給#4焊炬；

確定每個(gè)焊炬的初始位置：以#1焊炬到基準(zhǔn)點(diǎn)的距離為標(biāo)準(zhǔn)，計(jì)算運(yùn)動(dòng)距離，再根據(jù)激光跟蹤系統(tǒng)測(cè)量的0°位置、45°位置、90°位置、135°位置（即每個(gè)焊炬的起始焊接位置）的偏差量進(jìn)行加或減的計(jì)算，確定出每一個(gè)焊炬運(yùn)動(dòng)到焊縫中心位置的距離，完成施焊前每個(gè)焊炬的自動(dòng)對(duì)中；焊接開(kāi)始，對(duì)應(yīng)每個(gè)焊炬所分配的偏差值，每個(gè)焊炬自動(dòng)的調(diào)整左右位置消除偏差量，保證在焊接過(guò)程中始終對(duì)準(zhǔn)焊縫中心，完成焊縫的自動(dòng)跟蹤。

一種管道多點(diǎn)同步自動(dòng)焊預(yù)掃描式焊縫激光跟蹤裝置，其特征在#1焊炬、#2焊炬、#3焊炬、#4焊炬、#5焊炬、#6焊炬、#7焊炬和#8焊炬位于工作臺(tái)的圓周外，#1焊炬、#2焊炬、#3焊炬、#4焊炬、#5焊炬、#6焊炬、#7焊炬和#8焊炬之間的角度：#1焊炬與#2焊炬之間的角度為45度，#3焊炬與#2焊炬之間的角度為45度，#3焊炬與#4焊炬之間的角度為45度，#4焊炬與#5焊炬之間的角度為45度，#5焊炬與#6焊炬之間的角度為45度，#6焊炬與#7焊炬之間的角度為45度，#7焊炬與#8焊炬之間的角度為45度，#1焊炬與#8焊炬之間的角度為45度。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是采用預(yù)掃描式焊縫激光跟蹤技術(shù)完成對(duì)每一個(gè)焊炬行走軌跡的預(yù)設(shè)定，達(dá)到控制每個(gè)焊炬在各自焊接區(qū)域左右位置自動(dòng)調(diào)整的目的。

附圖說(shuō)明

當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，通過(guò)參照下面的詳細(xì)描述，能夠更完整更好地理解本發(fā)明以及容易得知其中許多伴隨的優(yōu)點(diǎn)，但此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本發(fā)明的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定，如圖其中：

圖1管道多點(diǎn)同步自動(dòng)焊焊炬裝置示意圖;

圖2預(yù)掃描式激光跟蹤焊縫原理圖;

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

具體實(shí)施方式