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焊管行業(yè)中的激光視覺(jué)系統
作者：
時(shí)間：2013-03-15
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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圖2 直縫埋弧焊管的激光焊縫跟蹤
螺旋焊管主要用于油氣管道、水管以及樁管。與直縫焊管不同，螺旋焊管為連續生產(chǎn)，這就意味著(zhù)激光跟蹤系統能夠連續長(cháng)時(shí)間穩定可靠的工作。圖3給出了寶雞石油鋼管有限公司的螺旋焊管激光焊縫自動(dòng)跟蹤系統。迄今為止，國內的寶雞鋼管廠(chǎng)、中原焊管、中石油管道局鋼管廠(chǎng)、金州管道、寶世威鋼管廠(chǎng)都應用了類(lèi)似的激光焊縫跟蹤系統。 
焊管行業(yè)激光視覺(jué)系統的新應用
在焊管行業(yè)，激光視覺(jué)技術(shù)已經(jīng)應用新的生產(chǎn)領(lǐng)域，包括ERW焊管的在線(xiàn)錯邊監測、螺旋焊管中成形角自動(dòng)控制、螺旋焊管和直縫焊管離線(xiàn)及在線(xiàn)超聲探傷焊道跟蹤系統。
1. ERW焊管在線(xiàn)錯邊檢測
電阻焊管(ERW)不需要焊縫跟蹤系統，因為焊接熱源不是傳統弧焊那樣的點(diǎn)熱源。但激光視覺(jué)系統可以實(shí)時(shí)測量焊接接頭的錯邊量，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(xiàn)進(jìn)行機械刨削，如果焊縫在被焊之前的遞送邊沒(méi)有對齊(有錯邊)，隨著(zhù)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，最終用戶(hù)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)系統安裝在焊接機頭和刨刀之間，視覺(jué)傳感器投射一條激光條紋到焊接接頭上，來(lái)測量接頭兩側管子的錯邊量，并將焊縫的位置和角度考慮進(jìn)去。如果錯邊量超差，則會(huì )給出警告信號。
該系統在ERW應用的挑戰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)題的最好辦法是設計一個(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
激光焊縫跟蹤系統在螺旋焊管的內外焊中已經(jīng)得到成功應用。目前開(kāi)發(fā)的系統不但能夠執行焊縫跟蹤功能，而且能夠在焊接過(guò)程中進(jìn)行高級控制。
通常螺旋焊管焊接過(guò)程中需要控制成型角，成型角對管道的直徑以及管材成形非常重要。操作者在手動(dòng)調整過(guò)程中，需要觀(guān)察間隙(附近有埋弧焊焊劑)進(jìn)行調整，而控制成型角的液壓機構反應較慢，使得成型角控制難度較大，很大程度上依賴(lài)于人的主觀(guān)判斷。
成型角自動(dòng)控制的關(guān)鍵在于能夠準確穩定的測量接頭處的間隙，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)測量接頭處的幾點(diǎn)間隙，來(lái)獲得成型角度。目前該系統已經(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(dòng)導引
激光焊縫跟蹤系統同樣也應用在超聲自動(dòng)探傷探頭的自動(dòng)導引中。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(xiàn)中在線(xiàn)探傷，或者在管道切割后離線(xiàn)探傷。
對超聲探傷進(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量。通常在離線(xiàn)探傷中，要求探傷速度較快，因此對跟蹤系統的性能要求較高。我們設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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