一种管道自动化加工方法及系统与流程

1.本发明涉及自动化技术领域，尤其是涉及一种管道自动化加工方法及系统。


背景技术：

2.目前，管材在城镇住宅、公共建筑及高档酒店宾馆、医院工程等中得到广泛 应用。传统生产施工依赖于人工操作，需要进行切管、磨平毛刺、管道卡压等操 作，效率低下且劳动强度大，不能实现自动化生产。


技术实现要素：

3.本发明提供一种自动卡压装置，以解决现有的管道钳压工艺尚不能实现自动 化生产的问题，通过设计工艺机械化，实现管道卡压的自动化流程，能够提高效 率、缩短卡压制作工期。
4.为了解决上述技术问题，本发明一实施例提供了一种管道自动化加工方法， 包括以下步骤：
5.响应于接收到的自动加工控制指令，控制送料机构将待卡压管材输送至切管 工位；其中，所述自动加工控制指令包括所述待卡压管材的管材尺寸参数；
6.根据所述管材尺寸参数控制切管机构对所述待卡压管材进行旋切加工操作；
7.根据所述管材尺寸参数控制机械手从管件池中抓取配对所述待卡压管材的 管件，并将所述管件放置在钳压工位上；其中，所述管件与所述待卡压管材位于 同一轴线上；
8.在识别到经过旋切加工操作的所述待卡压管材输送并插接在所述管件上时， 调用对应所述管材尺寸参数的卡压钳对所述待卡压管材和所述管件进行卡压操 作。
9.作为进一步改进，所述方法还包括：
10.对完成卡压操作之后得到的卡压管道进行密封性检测；
11.在判断所述卡压管道的密封性检测结果未达到预设的密封质量条件时，启动 重新卡压程序，控制对应所述管材尺寸参数的卡压钳对所述待卡压管材和所述管 件进行卡压操作；
12.在判断所述卡压管道的密封性检测结果达到预设的密封质量条件时，控制卸 料机构将所述卡压管道输送至卸料工位。
13.作为进一步改进，所述在识别到经过旋切加工操作的所述待卡压管材输送并 插接在所述管件上时，调用对应所述管材尺寸参数的卡压钳对所述待卡压管材和 所述管件进行卡压操作，具体为：
14.实时采集所述待卡压管材和所述管件的图像；
15.根据对所述图像的识别结果判断所述待卡压管件插接在所述管件上时，向所 述钳压机构发送钳压启动指令；其中，所述钳压指令包括在查询预设的钳压参数 数据库后获得的与所述管材尺寸参数匹配的卡压钳控制参数；
16.以所述卡压钳控制参数调用对应的卡压钳对所述待卡压管材和所述管件进 行卡
压操作。
17.作为进一步改进，所述方法还包括：
18.通过控制面板或云端服务器获取用户输入的自动加工控制指令；其中，所述 控制面板为机械按键面板或触控面板。
19.本发明另一实施例提供一种适用于上述的管道自动化加工方法的管道自动 化加工系统，包括控制器、送料机构、切管机构、钳压机构、机械手；
20.所述控制器响应于接收到的自动加工控制指令，控制所述送料机构将待卡压 管材输送至切管工位；其中，所述自动加工控制指令包括所述待卡压管材的管材 尺寸参数，所述送料机构包括管材平移输送装置、管材定位装置，待卡压管材架 设在所述管材平移输送装置和所述管材定位装置上；
21.所述控制器根据所述管材尺寸参数控制所述切管机构对所述待卡压管材进 行旋切加工操作；其中，所述切管机构包括切管装置和旋切转轴装置，所述旋切 转轴装置位于所述管材定位装置靠近所述钳压机构的一侧，所述切管装置的切割 刀位于所述旋切转轴装置的转轴上方；
22.所述控制器根据所述管材尺寸参数控制所述机械手从管件池中抓取配对所 述待卡压管材的管件，并将所述管件放置在钳压工位上；其中，所述管件与所述 待卡压管材位于同一轴线上；
23.所述控制器在识别到经过旋切加工操作的所述待卡压管材输送并插接在所 述管件上时，控制所述钳压机构调用对应所述管材尺寸参数的卡压钳对所述待卡 压管材和所述管件进行卡压操作；其中，所述钳压机构包括卡压驱动装置和若干 个钳口尺寸不同的卡压钳，所述卡压钳受控于所述卡压驱动装置，所述待卡压管 材的末端朝向其中一所述卡压钳的钳口。
24.作为进一步改进，所述管材平移输送装置包括送料支座、设于所述送料支座 上的送料滚轮以及用于驱动所述送料滚轮的电机组件；所述送料支座设有供待卡 压管材穿过的通道，所述送料滚轮设于所述通道的侧壁上。
25.作为进一步改进，若干个所述卡压钳之间间隔设置，且按钳口尺寸由小到大 /由大到小并排布置；
26.所述卡压驱动装置包括驱动电机和用于驱动对应卡压钳的钳臂开合机构，所 述钳臂开合机构的驱动齿轮与所述驱动电机的齿轮啮合连接。
27.作为进一步改进，所述卡压驱动装置包括基座、压板和控制所述压板上下运 动的伸缩气缸；
28.所述卡压钳的下钳臂设于所述基座，所述卡压钳的上钳臂设于所述压板的下 侧壁；
29.所述压板与所述伸缩气缸固定连接并位于所述基座的正上方。
30.作为进一步改进，所述卡压驱动装置包括基座、压板、旋转电机和控制所述 压板上下运动的伸缩气缸；
31.所述基座设有下旋转盘，所述压板设有上旋转盘，所述上旋转盘、所述下旋 转盘均受控于所述旋转电机；
32.所述卡压钳的下钳臂设于所述下旋转盘，所述卡压钳的上钳臂设于所述压板 的
上旋转盘。
33.作为进一步改进，所述管道自动化加工系统还包括操作台，所述送料机构、 所述切管机构、所述钳压机构依次配置于所述操作台上。
34.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质 包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存 储介质所在的设备执行上述任一项所述的管道自动化加工方法。
35.本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述 存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计 算机程序时实现上述任一项所述的管道自动化加工方法。
36.相比于现有技术，本发明实施例提供的管道自动化加工方法，响应于接收到 的自动加工控制指令，控制送料机构将待卡压管材输送至切管工位；其中，所述 自动加工控制指令包括所述待卡压管材的管材尺寸参数；根据所述管材尺寸参数 控制切管机构对所述待卡压管材进行旋切加工操作；根据所述管材尺寸参数控制 机械手从管件池中抓取配对所述待卡压管材的管件，并将所述管件放置在钳压工 位上；其中，所述管件与所述待卡压管材位于同一轴线上；在识别到经过旋切加 工操作的所述待卡压管材输送并插接在所述管件上时，调用对应所述管材尺寸参 数的卡压钳对所述待卡压管材和所述管件进行卡压操作，通过集成管材送料、切 管磨平毛刺、管道钳压等功能，能够能够大大提高管道钳压施工的自动化和高效 性。本发明实施例采用了旋转切管方式，在管材运动到切管工位上时，通过人工 操作或机械对管材长度的识别确定，由切管装置和旋切转轴装置配合进行切管操 作，能够避免产生毛刺，无需如传统工艺般人工切管和去毛刺操作，极大提高了 管道卡压施工操作的效率；本发明实施例提供的管道自动化加工方法，克服了传 统技术因管材运送、切管、卡压等等需要配置多名施工工人的弊端，实现卡压施 工操作的一体化和机械化，在此基础上还能实现数字化和全自动化操作，能够极 大提高管道卡压施工效率，降低人力成本，为管道卡压技术上的一大突破。
附图说明
37.图1是本发明实施例中的管道自动化加工方法的步骤流程图；
38.图2是本发明实施例中的管道自动化加工方法的步骤流程图；
39.图3是本发明实施例中的管道自动化加工方法的控制面板结构图；
40.图4是本发明实施例中的管道自动化加工方法的控制逻辑图；
41.图5是本发明实施例中的管道自动化加工方法的控制原理图；
42.图6是本发明实施例中的管道自动化加工系统的结构图；
43.图7是本发明实施例中的管道自动化加工系统的结构图；
44.图8是本发明实施例中的管道自动化加工系统的结构图；图9是本发明实施例中的管道自动化加工系统的结构图；
45.其中，说明书附图中的附图标记如下：
46.1、管材平移输送装置；2、管材定位装置；3、切管装置；4、旋切转轴装置；
47.5、卡压驱动装置；6、卡压钳；7、控制器；8、机械手；9、控制面板；
48.10、操作台；11、光栅检测传感器；12、密封性检测传感器。
具体实施方式
49.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清 楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全 部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳 动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
50.请参见图1至图3，本发明一实施例提供了一种管道自动化加工方法，包括 以下步骤：
51.s1、响应于接收到的自动加工控制指令，控制送料机构将待卡压管材输送至 切管工位；其中，所述自动加工控制指令包括所述待卡压管材的管材尺寸参数；
52.在本实施例中，通过控制面板或云端服务器获取用户输入的自动加工控制指 令；其中，所述控制面板为机械按键面板或触控面板。示例性的，如图3所示， 当采用机械按键面板时，按“开”键先启动油泵电源，此时油泵电源灯亮；然后 启动卡压模式(分手动调试模式和脚踏卡压工作模式)，先手动调试后再用脚踏 卡压工作模式操作，脚踏开关需持续按压，到位时自动恢复原位；控制面板上设 有工位操作按键，操作人员根据具体工控要求进行按键程序设计和操控。
53.s2、根据所述管材尺寸参数控制切管机构对所述待卡压管材进行旋切加工操 作；在本实施例中，所述控制器中会预先输入对应不同管材尺寸参数(如钢管内 径)的旋切加工控制参数，以此根据管材尺寸参数控制切管机构对管材进行切管 加工，并控制切割速度、切割时间等，从而有效控制管材切割效果，实现切管后 的去毛刺效果。
54.s3、根据所述管材尺寸参数控制机械手从管件池中抓取配对所述待卡压管材 的管件，并将所述管件放置在钳压工位上；其中，所述管件与所述待卡压管材位 于同一轴线上；
55.s4、在识别到经过旋切加工操作的所述待卡压管材输送并插接在所述管件上 时，调用对应所述管材尺寸参数的卡压钳对所述待卡压管材和所述管件进行卡压 操作。
56.作为具体的，在所述步骤s4中，在识别到经过旋切加工操作的所述待卡压 管材输送并插接在所述管件上时，调用对应所述管材尺寸参数的卡压钳对所述待 卡压管材和所述管件进行卡压操作，具体为：
57.s41、实时采集所述待卡压管材和所述管件的图像；
58.s42、根据对所述图像的识别结果判断所述待卡压管件插接在所述管件上时， 向所述钳压机构发送钳压启动指令；其中，所述钳压指令包括在查询预设的钳压 参数数据库后获得的与所述管材尺寸参数匹配的卡压钳控制参数；
59.s43、以所述卡压钳控制参数调用对应的卡压钳对所述待卡压管材和所述管 件进行卡压操作。
60.在本实施例中，还有另一种用于识别管材插接在管件上的方法，在切管的同 时画好刻度，通过摄像头采用机器视觉检测，当识别到刻度露出来时则判定为管 材未插接在管件上，若识别不到刻度则说明插接到位，可以启动卡压功能。
61.作为进一步改进，所述方法还包括：
62.s5、对完成卡压操作之后得到的卡压管道进行密封性检测；在本实施例中， 为了保证管道卡压质量，可利用水压试验、气密性试验等手段进行卡压密封性检 测，例如，将卡
压管道的一端开口密封并置入水中，如发现水通过钳压部位渗入 则判断为密封性差，需要重新卡压加封。
63.s6、在判断所述卡压管道的密封性检测结果未达到预设的密封质量条件时， 启动重新卡压程序，控制对应所述管材尺寸参数的卡压钳对所述待卡压管材和所 述管件进行卡压操作；
64.s7、在判断所述卡压管道的密封性检测结果达到预设的密封质量条件时，控 制卸料机构将所述卡压管道输送至卸料工位。
65.本发明实施例提供的管道自动化加工方法，通过集成管材送料、切管磨平毛 刺、管道钳压等功能，能够能够大大提高管道钳压施工的自动化和高效性。本发 明实施例采用了旋转切管方式，在管材运动到切管工位上时，通过人工操作或机 械对管材长度的识别确定，由切管装置和旋切转轴装置配合进行切管操作，能够 避免产生毛刺，无需如传统工艺般人工切管和去毛刺操作，极大提高了管道卡压 施工操作的效率；本发明实施例提供的管道自动化加工方法，克服了传统技术因 管材运送、切管、卡压等等需要配置多名施工工人的弊端，实现卡压施工操作的 一体化和机械化，在此基础上还能实现数字化和全自动化操作，能够极大提高管 道卡压施工效率，降低人力成本，为管道卡压技术上的一大突破。
66.请参见图6～9，本发明另一实施例提供一种适用于上述的管道自动化加工方 法的管道自动化加工系统，包括控制器7、送料机构、切管机构、钳压机构、机 械手8；
67.所述控制器7响应于接收到的自动加工控制指令，控制所述送料机构将待卡 压管材输送至切管工位；其中，所述自动加工控制指令包括所述待卡压管材的管 材尺寸参数，所述送料机构包括管材平移输送装置1、管材定位装置2，待卡压管 材架设在所述管材平移输送装置1和所述管材定位装置2上；管材平移输送装置1、 管材定位装置2为管材起到“两点一线”的支撑作用，使得管材在运输过程中平 稳推进而不易移位，避免因为人工反复校准位置而浪费施工时间，还能便于切管 装置3在切管工位上直接操作，实现送管、切管操作的流畅性和编辑性，大大提 高生产效率。
68.所述控制器7根据所述管材尺寸参数控制所述切管机构对所述待卡压管材进 行旋切加工操作；其中，所述切管机构包括切管装置3和旋切转轴装置4，所述 旋切转轴装置4位于所述管材定位装置2靠近所述钳压机构的一侧，所述切管装 置3的切割刀位于所述旋切转轴装置的转轴上方；
69.所述控制器7根据所述管材尺寸参数控制所述机械手从管件池中抓取配对所 述待卡压管材的管件，并将所述管件放置在钳压工位上；其中，所述管件与所述 待卡压管材位于同一轴线上；
70.所述控制器7在识别到经过旋切加工操作的所述待卡压管材输送并插接在所 述管件上时，控制所述钳压机构调用对应所述管材尺寸参数的卡压钳对所述待卡 压管材和所述管件进行卡压操作；其中，所述钳压机构包括卡压驱动装置5和若 干个钳口尺寸不同的卡压钳6，所述卡压钳6受控于所述卡压驱动装置5，所述待 卡压管材的末端朝向其中一所述卡压钳6的钳口。应当说明的是，钳压机构包括 若干个钳口尺寸不同的卡压钳6，能够适配于不同内径尺寸的管材，无需如传统 施工般因为管材内径不同而寻找更换对应尺寸的卡压钳6耽误施工进度，只需根 据待卡压的管材内径尺寸选择对应钳口的卡压钳6即可，还能在同一生产工序中 调用不同尺寸的卡压钳6依次对管材、管件的进行卡压操作。
71.在本发明实施例中，管道自动化加工系统集成送料机构、切管机构、钳压机 构于一体，既能实现管材输送和切管，又能便于将管材和管件进行卡压操作，能 够大大提高施工便捷性和效率。
72.本发明实施例采用了旋转切管方式，在管材运动到切管工位上时，通过人工 操作或机械对管材长度的识别确定，由切管装置3和旋切转轴装置4配合进行切管 操作，能够避免产生毛刺，无需如传统工艺般人工切管和去毛刺操作，极大提高 了管道卡压施工操作的效率。
73.本发明实施例提供的管道自动化加工系统，克服了传统技术因管材运送、切 管、卡压等等需要配置多名施工工人的弊端，实现卡压施工操作的一体化和机械 化，在此基础上还能实现数字化和全自动化操作，能够极大提高管道卡压施工效 率，降低人力成本，为管道卡压技术上的一大突破。
74.此外，本实施例通过采用控制器进行自动控制，能够实现管道自动化加工系 统的半自动化/全自动化操作，其中，所述控制器可采用单片机、plc等等。在 所述控制器7中根据上述的上料、切管、倒角等工艺设计控制程序，由控制器7 按照该控制程序依次对管材、管件进行施工操作，直至获得合格的管道。所述控 制器7在通过光栅检测传感器11等检测到管材对准套接在机械手8抓取的管件 上时，控制对应钳口尺寸的卡压钳6进行卡压操作。
75.结合图3所示，为了实现数字化自动控制，所述管道自动化加工系统还配置 控制面板9，所述控制面板9与所述控制器7连接，操作人员通过控制面板9输 入控制参数、管材参数等等，并通过控制面板9的显示界面了解卡压管道的密封 性检测结果，以及时把控卡压施工质量。
76.为了使结构合理化，所述管材平移输送装置1包括送料支座、设于所述送料 支座上的送料滚轮以及用于驱动所述送料滚轮的电机组件；所述送料支座设有供 待卡压管材穿过的通道，所述送料滚轮设于所述通道的侧壁上。
77.在本实施例中，送料支座可以设计成如图6所示的具有菱形通道的方体结构， 该菱形通道供管材穿过，其通道侧壁上的送料滚轮通过同一方向的旋转运动带动 管材朝向卡压钳6的方向移动。可以理解的是，送料滚轮具有较大摩擦力，能够 与管材的外壁贴合配合，通过多个送料滚轮还能对管材实现较好的夹持作用，稳 定地夹持运送管材。
78.当然的，管材平移输送装置1还可以设计为电机丝杆直线推进结构、滑动导 轨式送料结构、滚筒输送结构等等，这些均在本发明的保护范围之内。
79.此外，送料支座可以设计为图6所示的包围式方体结构，也可考虑适用于不 同内径的管材设计为半包围式结构，通过中间的槽体放置管材。
80.为了适应不同内径的管材，高效地进行管道卡压操作，下面对钳压机构进行 举例说明：
81.示例一：水平式钳压结构
82.请参见图6，若干个所述卡压钳6之间间隔设置，且按钳口尺寸由小到大(从 左至右)并排布置。在管道卡压时，全部的可以钳处于开合状态，根据施工需要 将管材和管件套接部位放置在合适的卡压钳6钳口处，操控卡压钳6进行卡压施 工。当然的，还可按照钳口尺寸由大到小(从左至右)并排布置。
83.所述卡压驱动装置5包括驱动电机和用于驱动对应卡压钳6的钳臂开合机 构，所
述钳臂开合机构的驱动齿轮与所述驱动电机的齿轮啮合连接。
84.可以理解的是，钳臂开合机构的驱动齿轮主要由开合驱动齿轮、正转离合齿 轮、反转离合齿轮构成，通过电机驱动相应的齿轮带动钳臂的动作，能够实现卡 压钳6的开合动作，从而实现管道卡压操作。
85.此外，卡压钳还可以采用液压动力钳。
86.示例二：垂直式钳压结构
87.请参见图7，所述卡压驱动装置5包括基座、压板和控制所述压板上下运动 的伸缩气缸；所述卡压钳6的下钳臂设于所述基座，所述卡压钳6的上钳臂设于 所述压板的下侧壁；所述压板与所述伸缩气缸固定连接并位于所述基座的正上 方。
88.本实施例通过采用垂直式卡压设计，采用气缸作为动力驱动，利用上下咬合 的方式进行管道卡压操作。此外，为了便于卡压操作，卡压钳6之间的间隔可以 设计的较大一些，便于管件放置。
89.示例三：旋转式钳压结构
90.请参见图8，所述卡压驱动装置5包括基座、压板、旋转电机和控制所述压 板上下运动的伸缩气缸；所述基座设有下旋转盘，所述压板设有上旋转盘，所述 上旋转盘、所述下旋转盘均受控于所述旋转电机；所述卡压钳6的下钳臂设于所 述下旋转盘，所述卡压钳6的上钳臂设于所述压板的上旋转盘。
91.本实施例采用卡压钳6旋转选择模式，通过旋转电机控制上下旋转盘将适应 尺寸的卡压钳6摆放至与送料机构对齐的位置上，从而便于管材接入套接在管件 上进行卡压施工操作。
92.作为进一步改进，为了实现一体化设计和施工操作，所述管道自动化加工系 统还包括操作台10，所述送料机构、所述切管机构、所述钳压机构依次配置于所 述操作台10上。
93.本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质 包括存储的计算机程序；其中，所述计算机程序在运行时控制所述计算机可读存 储介质所在的设备执行上述任一实施例所述的管道自动化加工方法方法。
94.本发明实施例还提供了一种终端设备，包括处理器、存储器以及存储在所述 存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器在执行所述计 算机程序时实现上述任一实施例所述的管道自动化加工方法方法。
95.优选地，所述计算机程序可以被分割成一个或多个模块/单元(如计算机程序 1、计算机程序2、
······
)，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述 存储器中，并由所述处理器执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以 是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机 程序在所述终端设备中的执行过程。
96.所述处理器可以是中央处理单元(central processing unit，cpu)，还可以 是其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集 成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列 (field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或 者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等，通用处理器可以是微处理器，或者所述处 理器也可以是任何常规的处理器，所述处理器是所述终端设备的控制中心，利用 各种接口和线路连接所述终端设备
的各个部分。
97.所述存储器主要包括程序存储区和数据存储区，其中，程序存储区可存储操 作系统、至少一个功能所需的应用程序等，数据存储区可存储相关数据等。此外， 所述存储器可以是高速随机存取存储器，还可以是非易失性存储器，例如插接式 硬盘，智能存储卡(smart media card，smc)、安全数字(secure digital，sd) 卡和闪存卡(flash card)等，或所述存储器也可以是其他易失性固态存储器件。
98.需要说明的是，上述终端设备可包括，但不仅限于，处理器、存储器。
99.以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改 进和润饰也视为本发明的保护范围。