[实用新型]一种基于激光扫描的直缝焊管焊缝噘嘴检测系统

说明书

技术领域

本实用新型专利涉及一种基于激光扫描的直缝焊管焊缝噘嘴检测系统，用来在直缝焊管生产过程中检测焊缝的“噘嘴”故障，属于故障检测领域。

背景技术

随着我国经济的发展，管道的应用已经非常广泛，我们对油气的运输已经逐步从交通运输过渡到管道运输，例如“西气东输”这种重点工程。为了保证运输过程中油气的安全，管线建设对管道提出了“厚壁、高钢级”的要求，所以我们对直缝焊管的需求也越来越大。在直缝焊管的生产过程中，焊缝处“噘嘴”是一种普遍存在的缺陷。“噘嘴”处的曲率不规则，若受到外力，会在“噘嘴”处产生应力集中，影响管道的寿命，不能保证油气运输的可靠性。当我们将缺陷管道和正常管道焊接时，由于“噘嘴”缺陷的存在，并不能很好地将两个管道拟合在一起，即使勉强焊接在一起，也会导致焊接处应力集中，影响整个管道的机械性能。因此，对钢管进行焊缝“噘嘴”检测，可以提高管道的寿命，减轻工人的劳动强度，降低加工成本等等。

目前，在焊管检测方面主要依靠人工手动检测，该方法主要借助外径千分尺和卡规测量直缝焊管的外径，然后看目标是否“噘嘴”并判断噘嘴类型。此方法耗时耗力，而且精度不高，效率低，并不能满足工艺要求。还有一种方法是机械接触测量法，即采用三坐标测量仪，该仪器的测量头可在焊管上进行滑动测量，并且得到表面的三维坐标信息，进而对这些数据进行处理。但是该方法对环境要求高，测量效率低，对探头的质量要求比较高。所以我们需要一种方法可以直观的得到焊管表面的三维数据，而后对这些数据进行处理，得到钢管的“噘嘴”缺陷，并且该方法不能受环境因素和人为因素影响太大，从而提高检测的效率。

中国专利申请号201120049924.2，公开日2011.9.21，公开了一种大口径直缝焊管管端椭圆度和直径测量装置。该装置的上下两端安装了两对激光扫描传感器和两个二维激光位移传感器，对在转辊上旋转的钢管进行外径测量和椭圆度测量。通过计算未被钢管遮蔽的光束长度，可以得到钢管的外径；通过激光位移传感器，可以测量焊缝的形状和位置。但是该测量装置只可以得到钢管的外径和椭圆度，并不能实现对直缝焊管焊缝噘嘴的检测。

发明内容

为了克服现有的直缝焊管焊缝噘嘴检测方法的不足，本实用新型公开了一种基于激光扫描的直缝焊管焊缝噘嘴检测系统，能够适应不同规格的直缝焊管，在焊管固定不动的前提下可以自动判别噘嘴类型，并给出精确的噘嘴值。

本实用新型所述的基于激光扫描的直缝焊管焊缝噘嘴检测系统由二维激光扫描传感器、传动装置和上位机组成；所述二维激光扫描传感器用于在焊缝上方沿焊管轴线方向等间距扫描焊缝，获取不同位置处焊管径向横截面的二维轮廓数据；所述传动装置用于调节二维激光扫描传感器的位置；所述上位机通过通信线与传动装置运动控制器和二维激光扫描传感器连接。

所述传动装置包括机架、传感器固定装置、X轴步进电机、Y轴步进电机、Z轴步进电机、X轴导轨、Y轴导轨、Z轴导轨和运动控制器；其中X轴为焊管水平径向方向，Y轴为焊管轴线方向，Z轴垂直于X轴与Y轴构成的平面；所述传感器固定装置用于安装二维激光扫描传感器；所述X轴步进电机带动二维激光扫描传感器沿X轴导轨平移，使焊缝位于二维激光扫描传感器的正下方；所述Y轴步进电机带动二维激光扫描传感器沿Y轴导轨等间距扫描焊缝；所述Z轴步进电机带动二维激光扫描传感器沿Z轴导轨上下移动，用于调节二维激光扫描传感器与焊缝的距离，使焊缝位于二维激光扫描传感器的有效扫描范围内；所述运动控制器用于控制X轴步进电机、Y轴步进电机和Z轴步进电机，并与上位机通信。

本实用新型的优点在于，系统结构简单、便于操作、适应性强、判断精度高、能够实时地检测出焊管焊缝的噘嘴缺陷、受环境因素影响小，并能给出噘嘴类型和精确的噘嘴值，可大幅度的提高此类焊管的产品合格率和生产效率，为我国油气管道的建设提供高质量的焊管，同时打破国外相关装备制造企业在该领域的垄断。

附图说明

图1一种基于激光扫描的焊管焊缝噘嘴检测系统结构示意图。图中1.机架，2.X轴步进电机，3.Y轴步进电机，4.Z轴步进电机，5.X轴导轨，6.Y轴导轨，7.Z轴导轨，8.支撑杆；9.传感器固定装置，10.二维激光扫描传感器，11.焊缝，12.直缝焊管；

图2是焊管焊缝噘嘴检测系统检测与控制装置结构框图；

图3是焊缝噘嘴类型示意图；

图4是基于激光扫描的直缝焊管焊缝检测系统的工作流程图；

图5是二维轮廓离散点曲率聚类流程图。

具体实施方式