[發明專利]基于遞送邊位移傳感的螺旋鋼管內焊焊縫自動跟蹤方法

在審

• 申請號: 201410367314.5
• 申請日: 2014-07-30
• 公開（公告）號: CN105312731A
• 公開（公告）日: 2016-02-10
• 發明（設計）人: 李文暢;李云峰
• 申請（專利權）人: 李文暢;李云峰
• 主分類號: B23K9/127
• 分類號: B23K9/127
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本專利涉及視覺傳感圖像識別技術、位移傳感技術、焊接過程質量實時傳感及控制技術，特別涉及基于遞送邊位移傳感的螺旋鋼管內焊焊縫自動跟蹤方法。

背景技術

在焊接過程中實現焊縫自動跟蹤對保證焊接質量，提高焊接自動化水平有著極其重要的實際意義，焊縫自動跟蹤技術的關鍵是焊縫位置的傳感方法，目前國內外廣泛應用的是激光視覺傳感器，通過采集焊縫的變形激光條紋圖像，計算獲得焊縫位置、坡口寬度、坡口深度、焊槍高度、錯邊量、開縫量等焊縫特征信息，實現焊縫自動跟蹤、焊槍高度自動控制及焊縫特征參數的監測。

然而，針對于螺旋鋼管內焊，受其鋼管內部工作的輥粱、焊劑管、焊槍機械機構及焊槍電纜等部分構件影響，尤其是管徑較小（管徑小于700mm）時，鋼管內部剩余的有效空間使得安裝檢測焊縫的傳感器幾乎不可能，此外，如果采用螺旋鋼管內焊外檢法檢測焊縫位置，通過位移傳感器實現內部焊槍與外部焊縫傳感器異步移動的方法，焊縫自動跟蹤實時性、精度、可靠性、同步性均很差。因此，多年來在小管徑螺旋鋼管內焊焊縫檢測方法及自動跟蹤的實現方面一直困擾業界研究及生產人員，目前，國內螺旋鋼管埋弧焊內焊實現焊縫跟蹤幾乎全部采用人工手動操作完成，受操作人的責任心、工作能力等影響較大，而且人工操作很難做到精準的微細調整，生產中通常造成焊縫拐急彎，不美觀而且給后續的防腐工作帶來很多不利影響，甚至造成焊縫的未熔合、未焊透等缺陷，要進行返修，浪費大量的人力、財力。實際生產迫切需要一種高效、可靠的傳感方法檢測螺旋鋼管內焊焊縫位置或者位移變化情況，從而實現螺旋鋼管埋弧焊內焊焊縫自動跟蹤，提高焊接自動化程度、焊接質量、焊接速度，達到高效節能、增產增效。

在螺旋鋼管內焊的焊接生產中，為了調節管徑大小及合縫的間隙，通常以焊接點為軸擺動鋼管即擺橋來實現，如圖1、圖2所示，從圖中可以看出，在擺橋時，由于以焊接點為軸心所以基本不會造成焊縫偏差。焊縫偏差主要是由于帶鋼存在變形如“月牙彎”造成的，如圖3、圖4所示，當帶鋼左右移動時，焊縫將會產生偏差，帶鋼移動與焊縫偏差具有較好的線性關系，如果采用合適的傳感器，實時監測帶鋼串動，控制焊槍及時做出偏差修正，確保焊接電極實時跟蹤焊縫，從而實現螺旋鋼管內焊的焊縫自動跟蹤。如果采用傳感器置于鋼管外部檢測帶鋼串動方法，將徹底解決受小管徑管體內部空間限制的焊縫自動跟蹤難以檢測的問題。

發明內容

本專利內容采用接觸或非接觸位移傳感器，檢測靠近合縫前、后、包括傳感器置于鋼管內、外的帶鋼遞送邊邊沿位置及位移，可以在垂直于遞送邊板端面方向進行檢測，如圖5遞送邊正面機械接觸式傳感、圖6遞送邊正面激光位移傳感、圖7遞送邊正面激光條紋視覺傳感；可以在垂直于遞送邊鋼板板面方向，如圖8遞送邊側面機械接觸式位移傳感、圖9遞送邊側面激光條紋視覺傳感。位移傳感器將位移轉變成電信號，經過信號處理及運算，通過智能儀表、計算機等進行處理將焊縫偏差方向及偏差量送入驅動器，控制電動滑移臺帶動內焊焊槍進行位置調整，實現焊槍的精準定位，實現螺旋鋼管內焊焊縫的自動跟蹤。同時，還可以進行焊縫偏差、焊縫特征參數、工作狀態等等的數據顯示及存儲。

本專利特點（1）檢測靠近預合縫前、后、包括傳感器置于鋼管內、外的位置的遞送邊邊沿位移，由于傳感器可以置于鋼管外部，不受管徑限制，徹底解決小管徑管體內部空間的限制問題，具有很好的適用于各種管徑螺旋鋼管內焊焊縫位置檢測的通用性（2）傳感器可以是機械接觸式位移傳感器、激光位移式傳感器、激光條紋視覺傳感器等等，可選擇范圍寬。（3）傳感器固定于焊槍，與焊槍同步移動，焊縫檢測實時、同步性好、檢測控制精度均很高。（4）由于檢測遞送邊邊沿位移，因此，檢測不受焊縫是否有坡口、焊縫間隙大小等因素的影響。

附圖說明

圖1擺橋3°對焊縫偏差影響效果示意圖。

圖2擺橋-3°對焊縫偏差影響效果示意圖。

圖3帶鋼串動2mm對焊縫偏差影響效果示意圖。

圖4帶鋼串動-2mm對焊縫偏差影響效果示意圖。

圖5遞送邊正面機械接觸式傳感焊縫自動跟蹤原理示意圖。

圖6遞送邊正面激光位移傳感焊縫自動跟蹤原理示意圖。

圖7遞送邊正面激光條紋視覺傳感焊縫自動跟蹤原理示意圖。

圖8遞送邊側面機械接觸式位移傳感焊縫自動跟蹤原理示意圖。

圖9遞送邊側面激光條紋視覺傳感焊縫自動跟蹤原理示意圖。

具體實施方式