一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置製造方法

2023-05-26 07:59:56

一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置製造方法
【專利摘要】一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置，屬於焊接【技術領域】。第一焊炬、第二焊炬、第三焊炬、第四焊炬、第五焊炬、第六焊炬、第七焊炬和第八焊炬位於工作檯的圓周外，第一焊炬與第二焊炬之間的角度為45度，第三焊炬與第二焊炬之間的角度為45度，第三焊炬與第四焊炬之間的角度為45度，第四焊炬與第五焊炬之間的角度為45度，第五焊炬與第六焊炬之間的角度為45度，第六焊炬與第七焊炬之間的角度為45度，第七焊炬與第八焊炬之間的角度為45度，第一焊炬與第八焊炬之間的角度為45度。本實用新型的優點是採用預掃描式焊縫雷射跟蹤技術完成對每一個焊炬行走軌跡的預設定，達到控制每個焊炬在各自焊接區域左右位置自動調整的目的。
【專利說明】一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置，屬於焊接【技術領域】。
【背景技術】
[0002]多點分段焊接技術與設備結構有關，因為焊炬的增加，若按照常規焊縫跟蹤技術方案:焊接過程中一個焊炬需配備一套焊縫跟蹤系統，其硬體系統十分龐大、機械結構笨重、控制軟體複雜、不易控制，成本上也非常昂貴。

【發明內容】

[0003]為了克服現有技術的不足，本實用新型提供一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置，。
[0004]一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置，第一焊炬、第二焊炬、第三焊炬、第四焊炬、第五焊炬、第六焊炬、第七焊炬和第八焊炬位於工作檯的圓周外，第一焊炬與第二焊炬之間的角度為45度，第三焊炬與第二焊炬之間的角度為45度，第三焊炬與第四焊炬之間的角度為45度，第四焊炬與第五焊炬之間的角度為45度，第五焊炬與第六焊炬之間的角度為45度，第六焊炬與第七焊炬之間的角度為45度，第七焊炬與第八焊炬之間的角度為45度，第一焊炬與第八焊炬之間的角度為45度。
[0005]管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤方法，含有以下步驟；
[0006]在施焊前，通過雷射傳感器對焊縫進行全位置精準掃描，繪製出每個焊炬的運動軌跡及每個焊炬和焊縫中心位置的偏差值，將偏差信號傳送給控制系統，通過軟體程序進行處理、識別、分段，按照對應位置分配給每個焊炬的位置調整機構，提前預知每個焊炬對應焊縫位置的行走軌跡，自動調整多個焊炬與焊縫中心的左右偏差，從而實現焊接過程中的焊縫跟蹤；
[0007]採用預掃描式焊縫雷射跟蹤技術完成對每一個焊炬行走軌跡的預設定，達到控制每個焊炬在各自焊接區域左右位置自動調整的目的；
[0008]管道多點同步自動焊設備，焊炬和雷射跟蹤系統分別安裝在兩個相互平行的運動機構上，8個焊炬以一個運動機構同時運動，運動軌跡和雷射跟蹤系統的運動軌跡平行；
[0009]焊縫跟蹤軌跡計算為:將管道分為左右兩個半圓，每個半圓分成4段，分別對應不同的焊炬實現圓周焊接(整個圓周共分布8個焊炬)；每段的運動距離為45°角對應的圓弧長度，如圖1 ;施焊前進行預掃描，左右各一雷射跟蹤系統從O點位置到6點位置，沿管道左右兩半圓焊縫運行，將O?6點不同位置的焊縫偏差量計算出來，傳送給控制器，進行數據編程、分段，識別；在施焊過程中，每個焊炬根據控制系統的位置偏移量自動調整，提前確定每個焊炬的運動軌跡，實現焊縫對中；
[0010]具體步驟如下；
[0011]確定基準點:雷射跟蹤系統和焊炬的基準點必須一致，都以O點正對焊縫中心的位置為基準點，雷射跟蹤系統將光線投射在該位置，從O?6點位置進行掃描；通過角度傳感器，將每一度的光線行走軌跡與基準點進行比較，得出每一度位置與焊縫中心的左右位置差值，組成二維數組，因為焊炬和雷射跟蹤系統運動軌跡是相互平行的，又是同一個基準點，因此雷射跟蹤系統掃描出的左右位置的偏差值就是焊炬的實際偏差值；
[0012]數據處理:將偏差值進行A/D轉換、數據採集，將不同位置偏差值的二維數組分配給相對應的焊炬；0°?45°的偏差數據傳送給第一焊炬，45°?90°的偏差數據傳送給第二焊炬，90°?135°的偏差數據傳送給第三焊炬，135°?180°的偏差數據傳送給第四焊炬；
[0013]確定每個焊炬的初始位置:以第一焊炬到基準點的距離為標準，計算運動距離，再根據雷射跟蹤系統測量的0°位置、45°位置、90°位置、135°位置(即每個焊炬的起始焊接位置)的偏差量進行加或減的計算，確定出每一個焊炬運動到焊縫中心位置的距離，完成施焊前每個焊炬的自動對中；焊接開始，對應每個焊炬所分配的偏差值，每個焊炬自動的調整左右位置消除偏差量，保證在焊接過程中始終對準焊縫中心，完成焊縫的自動跟蹤。
[0014]一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置，其特徵在第一焊炬、第二焊炬、第三焊炬、第四焊炬、第五焊炬、第六焊炬、第七焊炬和第八焊炬位於工作檯的圓周夕卜，第一焊炬、第二焊炬、第三焊炬、第四焊炬、第五焊炬、第六焊炬、第七焊炬和第八焊炬之間的角度:第一焊炬與第二焊炬之間的角度為45度，第三焊炬與第二焊炬之間的角度為45度，第三焊炬與第四焊炬之間的角度為45度，第四焊炬與第五焊炬之間的角度為45度，第五焊炬與第六焊炬之間的角度為45度,第六焊炬與第七焊炬之間的角度為45度,第七焊炬與第八焊炬之間的角度為45度，第一焊炬與第八焊炬之間的角度為45度。
[0015]本實用新型的優點是採用預掃描式焊縫雷射跟蹤技術完成對每一個焊炬行走軌跡的預設定，達到控制每個焊炬在各自焊接區域左右位置自動調整的目的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]當結合附圖考慮時，通過參照下面的詳細描述，能夠更完整更好地理解本實用新型以及容易得知其中許多伴隨的優點，但此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本實用新型的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用於解釋本實用新型，並不構成對本實用新型的不當限定，如圖其中:
[0017]圖1管道多點同步自動焊焊炬裝置示意圖；
[0018]圖2預掃描式雷射跟蹤焊縫原理圖；
[0019]下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
【具體實施方式】
[0020]顯然，本領域技術人員基於本實用新型的宗旨所做的許多修改和變化屬於本實用新型的保護範圍。
[0021]實施例1:如圖1、圖2所示，管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置，第一焊炬1、第二焊炬2、第三焊炬3、第四焊炬4、第五焊炬5、第六焊炬6、第七焊炬7和第八焊炬8位於工作檯的圓周外，第一焊炬1、第二焊炬2、第三焊炬3、第四焊炬4、第五焊炬5、第六焊炬6、第七焊炬7和第八焊炬8之間的角度:第一焊炬I與第二焊炬2之間的角度為45度，第三焊炬3與第二焊炬2之間的角度為45度，第三焊炬3與第四焊炬4之間的角度為45度，第四焊炬4與第五焊炬5之間的角度為45度，第五焊炬5與第六焊炬6之間的角度為45度,第六焊炬6與第七焊炬7之間的角度為45度,第七焊炬7與第八焊炬8之間的角度為45度,第一焊炬I與第八焊炬8之間的角度為45度。
[0022]雷射跟蹤系統選用META公司的SLS-050，雷射條紋15mm?20mm沿一定角度投射在焊縫中，攝像機垂直採集雷射條紋的圖像，在攝像機的景深(所謂景深，就是當焦距對準某一點時，其前後都仍可清晰的範圍)範圍內都能採集焊縫的坡口形狀，從攝像機觀察到的圖像由控制器中的處理器處理。圖像首先被採集並形成數位化的雷射條紋圖像。然後軟體使用特定的設置(該設置取決於焊縫類型)將條紋分割成多條線段。利用這些線段，系統可以測量焊縫的位置，並將其轉化成以_計算的距離。這種轉化是使用在傳感頭中存儲的校準數據完成的，採集點數20?30個每秒。
[0023]一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤方法，給定值與反饋值相比得出的差值通過存儲器存儲0-6點位置偏差值；角度傳感器進行分區；將不同位置的偏差值分配給對應的焊接單元；相應位置的偏差值進行左右位置計算；運動控制機構調整位置；運動控制機構連接焊槍，焊槍的信息連接傳感器，傳感器將模擬量給A/D放大器變換為反饋值；採集後的焊縫信號通過EIO板卡，輸出O?IOv模擬量，通過DCT-28B，8路16位AD轉換板，將模擬量轉換成數字量，Ov對應數字量為:0，IOv對應數字量為:216=65536傳送到控制單元進行數據處理。
[0024]配合角度傳感器的使用，採用美國的NG360，測量精度達到0.01°，採集0°?180°的角度信號，通過角度傳感器的角度數據和雷射跟蹤系統採集的偏差值組成二維數組，進行數據分配。管徑為1219mm，旋轉機構運動速度為800mm/min，可以得出:大盤運動I。，需要的時間為:[(1/360) *1219/800]*60=0.25s。焊炬所走過的距離為:(1/360)*1219=3.38mm，距離很短因此焊炬調整可以按照1° 一調整來處理(這裡調整的精度可以自己定義度數越小越精確)，所以雷射跟蹤器採集偏差值為:(20?30) *0.25=5?8個。在3.38mm的範圍內焊炬的偏差值不會過大，因此這裡採用求平均值的辦法將這些偏差值進行加權平均，得出一個平均偏差值數，它和角度數據1°組成一個數據。以此類推，從0°?45°就有45個數據，就組成了第一焊炬I的二維數組。同樣第二焊炬2、第三焊炬3、第四焊炬4、第五焊炬5、第六焊炬6、第七焊炬7、第八焊炬8同樣得出。45個數據需要進行差值計算，例如在1°是偏差值為2mm，2°偏差值為4mm，這些偏差值都是相對於基準點O°得到的，因此當第一焊炬I在1°位置調整了焊炬位置後，到2°位置時它的偏差值就不是4_而是4mm-2mm=2mm，所以在編程過程中一定要採用差值計算方式，隨著度數的增加偏差值為該位置的偏差值減去前面所有位置的偏差值，得到最終的位置調整數據。
[0025]通過分配偏差值，給出一個中間變量，焊槍左右運動程序中加入這個變量，當沒有差值時，焊槍正常運動。當有差值時，經過變量計算，焊槍按照計算出的結果進行運動，完成焊炬的自動對中。
[0026]如上所述，對本實用新型的實施例進行了詳細地說明，但是只要實質上沒有脫離本實用新型的發明點及效果可以有很多的變形，這對本領域的技術人員來說是顯而易見的。因此，這樣的變形例也全部包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種管道多點同步自動焊預掃描式焊縫雷射跟蹤裝置，其特徵在第一焊炬、第二焊炬、第三焊炬、第四焊炬、第五焊炬、第六焊炬、第七焊炬和第八焊炬位於工作檯的圓周外，第一焊炬與第二焊炬之間的角度為45度，第三焊炬與第二焊炬之間的角度為45度，第三焊炬與第四焊炬之間的角度為45度，第四焊炬與第五焊炬之間的角度為45度，第五焊炬與第六焊炬之間的角度為45度，第六焊炬與第七焊炬之間的角度為45度，第七焊炬與第八焊炬之間的角度為45度，第一焊炬與第八焊炬之間的角度為45度。
【文檔編號】B23K37/00GK203509386SQ201320538042
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年8月30日 優先權日:2013年8月30日
【發明者】張鋒, 苗新剛, 馬志鋒, 張毅, 王長江, 張建平 申請人:中國石油天然氣集團公司, 中國石油天然氣管道局