螺旋埋弧焊钢管外焊缝视觉传感自动跟踪系统.pdfVIP

维普资讯 焊管 ．第30卷第5期 ．2007年9月 ●应 用 与 开 发 螺旋埋弧焊钢管外焊缝视觉传感 自动跟踪系统 李云峰 ，赵喜华 (1．吉林大学 材料科学与工程学院，长春 130021； 2．长春工业大学 材料科学与工程学院，长春 130012) 摘 要：针对螺旋埋弧焊钢管外焊，研制了一种基于视觉传感的焊缝 自动跟踪系统。以视频 摄像机为传感器，在焊接点前方 100mm处检测钢管外焊成形缝。对视频信号进行放大、整 形、二值化处理，获得对应于成形缝的脉冲信号，以帧中心为基准，利用单片机进行偏离方向判 断及偏差值计算，并将偏差信号以脉冲方式送入交流伺服 电机驱动器，由交流伺服 电机控制焊 枪滑移台移动，确保焊丝实时对准焊缝。试验结果表明，焊接过程采用视频摄像机识别钢管外 焊成形缝 实现焊缝 自动跟踪的方法是可行的。 关键词：视觉传感；埋弧焊；螺旋埋弧焊钢管；自动跟踪 中图分类号：TG409 文献标志码 ：A 文章编号：1001—3938(2007)05—0051—03 O 前 言 控检测法焊缝 自动跟踪研究 ；激光视觉传感焊缝 自动跟踪研究等 。但得到实际应用的却很少。 随着我国石油工业和管道建设事业的飞速发 针对螺旋埋弧焊钢管外焊，研制出了一种采用 展，螺旋埋弧焊钢管得到了广泛的应用，高压、高 经济型视频摄像机作为传感器，在焊接点前方70 强度、长距离输送对钢管质量要求越来越高，钢管 — 100inln处检测成形缝的焊缝 自动跟踪系统。该 的焊接质量已引起业主和生产厂家的高度重视。 系统采用模拟电路对视频信号进行处理，信号处理 在螺旋埋弧焊管焊接过程中，由于钢板的横向串 时延为纳秒级，采用单片机进行焊缝偏差计算处 动、成形角的调整、导电嘴磨损等原因，常出现焊 理，纠偏电机采用交流伺服电机，其响应速度很快。 偏，对钢管的生产质量构成了严重威胁。 经过 13rllin、4,1016rllin川气出川管线钢管(焊 螺旋埋弧焊钢管外焊是在 内焊完成 1—2个 接速度 1．8m／rain)的试生产使用证明，系统的动 螺距后，在焊剂埋弧下实时进行的。实际生产中 态响应速度和跟踪精度均满足螺旋埋弧焊钢管实 多靠人工观察引导光点与成形缝之间的偏离情 际生产的要求。 况，控制焊头拖动电机来实现焊缝跟踪，这种跟踪 方法跟踪精度很低 ，操作者容易疲劳，常出现因焊 1 视觉传感 自动跟踪系统的组成 偏造成的未熔合或未焊透，甚至产生废品。为了 提高焊接质量，增产增效，提高焊接 自动化程度， 螺旋埋弧焊钢管外焊视觉传感 自动跟踪系统 实现焊缝 自动跟踪具有十分重要的意义。 组成如图1所示，主要由视频摄像机、传感器手动 近年来，焊缝 自动跟踪方面的研究层出不穷， 滑移台(用于焊前跟踪基准点定位)、视频信号处 在埋弧焊焊缝 自动跟踪方面的研究也有很多，并取 理电路、视频监视器、焊缝偏差分析及处理单片机 得了很大的成功。如基于V形坡 口的三维视觉信 电路、偏差显示电路、开关设定电路、焊枪调节 电 息提取及处理研究 ；基于线阵 CCDl2-4j、图像 动滑移台、焊枪调整拖动交流伺服电机及其驱动 法 的焊缝 自动跟踪系统研究；采用电流一电压双 器等部分组成。 维普资讯 · 52· 焊 管