焊管行業(yè)中的激光視覺系統(tǒng)
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圖2 直縫埋弧焊管的激光焊縫跟蹤
在焊管行業(yè)，激光視覺技術(shù)已經(jīng)應用新的生產(chǎn)領(lǐng)域，包括ERW焊管的在線錯邊監(jiān)測、螺旋焊管中成形角自動控制、螺旋焊管和直縫焊管離線及在線超聲探傷焊道跟蹤系統(tǒng)。
1. ERW焊管在線錯邊檢測
電阻焊管(ERW)不需要焊縫跟蹤系統(tǒng)，因為焊接熱源不是傳統(tǒng)弧焊那樣的點熱源。但激光視覺系統(tǒng)可以實時測量焊接接頭的錯邊量，在ERW焊接過程中仍然起到重要的作用。由于ERW方法本身的原因，需要在焊后在線進行機械刨削，如果焊縫在被焊之前的遞送邊沒有對齊(有錯邊)，隨著焊后的刨削過程，管子的壁厚將被減薄。該問題如未被及時發(fā)現(xiàn)，最終用戶將會拒絕收貨或者會在使用過程中失效。
一種解決方案是將激光視覺系統(tǒng)安裝在焊接機頭和刨刀之間，視覺傳感器投射一條激光條紋到焊接接頭上，來測量接頭兩側(cè)管子的錯邊量，并將焊縫的位置和角度考慮進去。如果錯邊量超差，則會給出警告信號。
該系統(tǒng)在ERW應用的挑戰(zhàn)之一是其惡劣的生產(chǎn)環(huán)境，例如傳感器附近存在高溫、冷卻液、煙塵、以及刨削的飛屑等。解決該問題的最好辦法是設(shè)計一個安裝高度較高(至少100mm)的傳感器。
2. 螺旋焊管的成型角自動控制
激光焊縫跟蹤系統(tǒng)在螺旋焊管的內(nèi)外焊中已經(jīng)得到成功應用。目前開發(fā)的系統(tǒng)不但能夠執(zhí)行焊縫跟蹤功能，而且能夠在焊接過程中進行高級控制。
通常螺旋焊管焊接過程中需要控制成型角，成型角對管道的直徑以及管材成形非常重要。操作者在手動調(diào)整過程中，需要觀察間隙(附近有埋弧焊焊劑)進行調(diào)整，而控制成型角的液壓機構(gòu)反應較慢，使得成型角控制難度較大，很大程度上依賴于人的主觀判斷。
成型角自動控制的關(guān)鍵在于能夠準確穩(wěn)定的測量接頭處的間隙，新一代激光視覺傳感器能夠投射三條激光條紋，并具有很高的精度。由于螺旋焊管采用埋弧焊接方法，傳感器安裝在焊接接頭處焊劑之前，通過測量接頭處的幾點間隙，來獲得成型角度。目前該系統(tǒng)已經(jīng)在印度管道行業(yè)得到成功應用。
3. 超聲探傷(UT)的激光自動導引
激光焊縫跟蹤系統(tǒng)同樣也應用在超聲自動探傷探頭的自動導引中。通過螺旋焊管和直縫焊管生產(chǎn)的焊縫，通常需要100%的超聲探傷。在螺旋焊管中，超聲探傷可以集成到螺旋焊管生產(chǎn)線中在線探傷，或者在管道切割后離線探傷。
對超聲探傷進行自動跟蹤的難點在于埋弧焊接所形成焊縫幾何特征的精確定義和測量。通常在離線探傷中，要求探傷速度較快，因此對跟蹤系統(tǒng)的性能要求較高。我們設(shè)計的新一代三條紋激光傳感器和相應的軟件，能夠可靠的跟蹤這些焊縫，并且已經(jīng)在印度和歐洲得到成功應用。(end)
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