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威格勒激光自动跟踪系统在预精焊机组的应用

时间:2021-08-04 21:12:27来源:山东胜利钢管有限公司 管治军 梁奉科

导语:​激光自动跟踪系统是目前解决螺旋焊管焊接自动跟踪的最佳方案之一,本文主要介绍我公司进口的德国预精焊机组中,采用威格勒激光自动跟踪系统的硬件组成及该系统的工作流程和工作原理。

   1引 言

  本文所介绍的自动跟踪系统为德国威格勒传感器公司生产开发的激光自动跟踪系统。整套系统具有响应迅速,调节灵活,维护方便等特点。它可以降低操作工人的劳动强度,提高焊接生产率,对提升埋弧焊接生产线的自动化水平和焊接质量具有一定意义。

  2硬件组成及其工作原理

  2.1 硬件组成及介绍

  此系统主要由激光传感器、传感器水冷系统、安装跟踪软件的工业PC、西门子PLC、西门子触摸屏、控制各电机轴的工业PC和三维行走机构等组成, 如图1所示。

  2.2 传感器单元

  激光传感器单元(如图2)是一个高度集成的元件, 里面有激光发生器、光感接收元件,网络通信元件,温度传感器等,外接一个水冷盒。激光发生器作为光源,以一定的角度将一束高亮度激光(亮度可设置)投射到传感器下部的工件表面,传感器内部摄像机镜头前装有特定波长的光学滤光片,可以有效地滤去杂散光线,从而使摄像机获得高清晰的激光线图像。系统可按照用户的要求选择需要的激光跟踪类型(当然,不同的类型需要设置不同的参数),我们以选取焊缝跟踪为例,跟踪钢板板边两个特征点的中心位置,跟踪最低点等。激光焊缝及特征点示意图如图3所示。

 激光自动跟踪系统硬件组成及其工作流程图.png 

图 1 激光自动跟踪系统硬件组成及其工作流程图

 激光传感器.png 

图 2 激光传感器

焊缝激光跟踪示例.png  

图 3 焊缝激光跟踪示例

  2.3 两台工业PC

  两台工业PC均使用BECKOFF倍福公司的工业PC,一台工业PC安装MelTrax软件在其中,需设置软件运行参数,如端口值、以太网地址等,打开软件后,还需设置如跟踪类型、激光强度等等参数。另一台PC则是控制生产线各执行电机的,当然这些电机包括内外焊头的上下左右调整电机。(上下的高低位置另有高度传感器)

  2.4 西门子PLC

  传感器传送给工业PC的偏差信号,该信号再传送给PLC,通过专门的功能块将控制信号传送给控制各电机轴的工业PC,从而驱动电机动作,带动三维行走电机使得焊枪回到正确位置;并且操作台上可以同时进行手动操作,另外,只要偏差值大于设定的缺省值,同时有报警灯亮起,提醒操作人员可能需要人工手动参与操作。

  2.5 西门子触摸屏

  采用西门子触摸屏,既可以是触摸屏,也可以是按键屏,显示有激光自动跟踪软件的连接设置端口,其主要作用是方便操作工查看链接状态、网络重连、端口参数设置、设定基准点等操作。

  2.6系统工作原理和流程

  (1)首先要运行水冷系统,因为没有冷却的情况下激光器温升较快,当温度高于40°C时(温度值显示于软件上),激光器将报警,更高的温度可能导致激光跟踪系统不能正常工作,调整好激光器的位置后,激光器将激光

  投射到焊缝上,工业摄像机能够精确地采集到焊缝的形状,并将采集到的焊缝图像信息通过以太网传送给安装跟踪软件的工业PC。

  (2) 安装有自动跟踪软件的工业PC对采集到的图像信息进行分析处理,得出焊缝位置偏差信息,然后传输给PLC,其再将控制信号传送给控制各电机轴的工业PC。

  (3) 控制各电机轴的工业PC再将各种控制指令传递给电机轴来驱动电机运转。

  (4) 随着三维滑台的合理移动,控制焊枪跟踪焊缝运动。

  3使用情况及注意事项

  该系统在我公司预精焊生产线上投入使用后,降低了焊机岗位的劳动强度也较大地提高了焊接生产率,使用效果非常好,故障率很低。

  平时维护较少,需要注意的是冷却水要洁净,否则容易堵水冷盒,造成冷却效果差。另外,由于激光器内精密元器件多,使用时需注意防止磕碰或焊接飞溅物烧伤。

  4结语

  随着螺旋埋弧钢管生产技术的不断发展,针对钢管内外焊缝的自动跟踪系统扮演着越来越重要的角色,它不仅可以降低焊接岗位工人劳动强度,更是提高了钢管焊接的生产效率和焊接质量。


标签: 传感器PLCHMI

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