焊管行業(yè)中的激光視覺(jué)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(jué)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用新的生產(chǎn)領(lǐng)域，包括ERW焊管的在線錯(cuò)邊監(jiān)測(cè)、螺旋焊管中成形角自動(dòng)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(cuò)邊檢測(cè)
電阻焊管(ERW)不需要焊縫跟蹤系統(tǒng)，因?yàn)楹附訜嵩床皇莻鹘y(tǒng)弧焊那樣的點(diǎn)熱源。但激光視覺(jué)系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)測(cè)量焊接接頭的錯(cuò)邊量，在ERW焊接過(guò)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(jìn)行機(jī)械刨削，如果焊縫在被焊之前的遞送邊沒(méi)有對(duì)齊(有錯(cuò)邊)，隨著焊后的刨削過(guò)程，管子的壁厚將被減薄。該問(wèn)題如未被及時(shí)發(fā)現(xiàn)，最終用戶將會(huì)拒絕收貨或者會(huì)在使用過(guò)程中失效。
一種解決方案是將激光視覺(jué)系統(tǒng)安裝在焊接機(jī)頭和刨刀之間，視覺(jué)傳感器投射一條激光條紋到焊接接頭上，來(lái)測(cè)量接頭兩側(cè)管子的錯(cuò)邊量，并將焊縫的位置和角度考慮進(jìn)去。如果錯(cuò)邊量超差，則會(huì)給出警告信號(hào)。
該系統(tǒng)在ERW應(yīng)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(wèn)題的最好辦法是設(shè)計(jì)一個(gè)安裝高度較高(至少100mm)的傳感器。
2. 螺旋焊管的成型角自動(dòng)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(yīng)用。目前開(kāi)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(guò)程中進(jìn)行高級(jí)控制。
通常螺旋焊管焊接過(guò)程中需要控制成型角，成型角對(duì)管道的直徑以及管材成形非常重要。操作者在手動(dòng)調(diào)整過(guò)程中，需要觀察間隙(附近有埋弧焊焊劑)進(jìn)行調(diào)整，而控制成型角的液壓機(jī)構(gòu)反應(yīng)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(dòng)控制的關(guān)鍵在于能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定的測(cè)量接頭處的間隙，新一代激光視覺(jué)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(guò)測(cè)量接頭處的幾點(diǎn)間隙，來(lái)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(yīng)用。
3. 超聲探傷(UT)的激光自動(dòng)導(dǎo)引
激光焊縫跟蹤系統(tǒng)同樣也應(yīng)用在超聲自動(dòng)探傷探頭的自動(dòng)導(dǎo)引中。通過(guò)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(duì)超聲探傷進(jìn)行自動(dòng)跟蹤的難點(diǎn)在于埋弧焊接所形成焊縫幾何特征的精確定義和測(cè)量。通常在離線探傷中，要求探傷速度較快，因此對(duì)跟蹤系統(tǒng)的性能要求較高。我們?cè)O(shè)計(jì)的新一代三條紋激光傳感器和相應(yīng)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(yīng)用。(end)
評(píng)論