焊缝磨削控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种焊缝磨削控制系统，属于焊管生产线工艺技术领域。该焊缝磨削控制系统包括用于获得待磨削焊管焊缝特征数据的焊缝检测子系统、用于规划焊缝磨削控制系统的磨削运动轨迹的磨削驱动子系统和用于控制待磨削焊管的整机控制系统，焊缝检测子系统与磨削驱动子系统连接，整机控制系统与磨削驱动子系统连接。本实用新型提供的焊缝磨削控制系统中的轮廓测量仪的测量重复精度为20μm可准确获得待磨削焊管焊缝形貌；采用工业六轴机器人，其运动控制精度为±0.07mm可准确规划待磨削焊管磨削轨迹；并通过工业以太网组成一体化网络体系结构完成直缝焊管内外焊缝自动磨削，使得焊缝余高小于±0.2mm。
【专利说明】
焊缝磨削控制系统
技术领域
[0001]本实用新型涉及焊管生产线工艺技术领域，特别涉及焊缝磨削控制系统。
【背景技术】
[0002]在API SPEC 5L标准和GB/TB97111.1-1997标准中均明确规定:在钢管两端距管端至少150mm长度范围内的内外焊缝余高均应清除，清除后内焊道超出钢管表面部分应小于0.5mm，但不应低于管体，磨削时不应明显伤及母材。
[0003]为了使钢管符合上述标准，目前通常采用以下两种磨削方法对钢管进行磨削。一是靠人工手持砂轮机磨削，二是应用专机人工控制磨削。上述两种方式均是依靠人工控制焊缝的磨削量，由此很难保证钢管的磨削质量，从而影响后续的工序；同时采用上述这两种方式进行磨削使得工作人员的劳动强度非常大，而且工作效率低。
【实用新型内容】
[0004]为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本实用新型提供了一种焊缝磨削控制系统。所述技术方案如下:
[0005]本实用新型的一个目的是提供了一种焊缝磨削控制系统。
[0006]根据本实用新型的一个方面，提供了一种焊缝磨削控制系统，所述焊缝磨削控制系统包括用于获得待磨削焊管焊缝特征数据的焊缝检测子系统、用于规划所述焊缝磨削控制系统的磨削运动轨迹的磨削驱动子系统和用于控制所述待磨削焊管的整机控制系统，所述焊缝检测子系统与所述磨削驱动子系统连接，所述整机控制系统与磨削驱动子系统连接。
[0007]进一步地，所述焊缝检测子系统包括用于连续测量所述待磨削焊管上的焊缝的外观形貌数据的轮廓测量仪和用于提取所述焊缝的特征数据的数据处理器，所述轮廓测量仪和数据处理器彼此连接。
[0008]进一步地，所述磨削驱动子系统包括用于磨削所述焊缝的磨削轮、用于驱动所述磨削轮的驱动装置和用于按照所述焊缝检测子系统所提供的待磨削焊管的焊缝特征数据规划所述磨削轮的磨削运动轨迹并带动所述磨削轮按照所规划的运动轨迹运动的工业六轴机器人。
[0009]具体地，所述工业六轴机器人分别与所述驱动装置的输入端和数据处理器的输出端连接，所述数据处理器的输入端与所述轮廓测量仪的输出端连接。
[0010]优选地，所述工业六轴机器人与所述数据处理器之间通过工业以太网连接。
[0011]具体地，所述磨削轮与驱动装置的输出轴连接。
[0012]具体地，所述驱动装置为液压马达，所述工业六轴机器人的第六轴法兰联结所述液压马达。
[0013]进一步地，所述整机控制系统包括用于移动所述待磨削焊管和移动所述工业六轴机器人的可编程逻辑控制器和用于提供手动磨削操作界面的人机界面，所述可编程逻辑控制器与所述人机界面彼此连接。
[0014]进一步地，所述可编程逻辑控制器与所述轮廓测量仪的输入端连接。
[0015]本实用新型提供的技术方案的有益效果是:
[0016](I)本实用新型提供的焊缝磨削控制系统中的轮廓测量仪的测量重复精度为20μm，可准确获得待磨削焊管的焊缝的形貌；
[0017](2)本实用新型提供的焊缝磨削控制系统采用工业六轴机器人，其运动控制精度为± 0.07mm，可准确规划待磨削焊管的磨削轨迹；
[0018](3)本实用新型提供的焊缝磨削控制系统通过工业以太网组成一体化网络体系结构，完成直缝焊管内外焊缝的自动磨削，使得磨削后焊管的焊缝余高小于±0.2mm，该数据完全满足标准规定；
[0019](4)本实用新型提供的焊缝磨削控制系统可实现内外焊缝磨削全过程的自动化，能够减少操作人员I?2人，从而大大降低劳动强度，并提高了工作效率。
【附图说明】
[0020]图1是根据本实用新型的一个实施例的焊缝磨削控制系统的结构示意图。
[0021 ]其中，100焊缝磨削控制系统，10焊缝检测子系统，11轮廓测量仪，12数据处理器，20磨削驱动子系统连接，21磨削轮，22驱动装置，23工业六轴机器人，30整机控制系统，31控制器，32人机界面，40工业以太网。
【具体实施方式】
[0022]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0023]参见图1，其示出了根据本实用新型的一个实施例的焊缝磨削控制系统100。焊缝磨削控制系统100包括焊缝检测子系统10、磨削驱动子系统20和整机控制系统30。具体地，焊缝检测子系统10与磨削驱动子系统20连接，整机控制系统30与磨削驱动子系统20连接，焊缝检测子系统10用于获得待磨削焊管焊缝特征数据，磨削驱动子系统20用于规划焊缝磨削控制系统100的磨削运动轨迹以及整机控制系统30用于控制待磨削焊管。
[0024]在本实用新型的一个示例中，焊缝检测子系统10、磨削驱动子系统20和整机控制系统30彼此之间通过工业以太网连接实现整体控制，从而完成待磨削焊管内外焊缝的自动磨削。本领域技术人员可以明白，焊缝检测子系统10、磨削驱动子系统20和整机控制系统30彼此之间可以为有线连接，也可以为无线连接，本领域技术人员可以根据需要进行相应的选择。
[0025]如图1所示，焊缝检测子系统10包括高速的轮廓测量仪11和数据处理器12，且轮廓测量仪11的输出端与数据处理器12的输入端连接。在使用时，轮廓测量仪11连续测量待磨削焊管的焊缝的外观形貌数据，之后将该外观形貌数据传输至数据处理器12，并由数据处理器12通过数据运算量化处理分析，并提取该焊缝的特征数据，例如焊缝宽度、焊缝高度等。本领域技术人员可以明白数据处理器12还可以提取焊缝的形状，例如直线形、曲线形，弯曲的角度等等，本示例仅是一种说明性示例，不应当理解为对本实用新型的一种限制。
[0026]继续参见图1，磨削驱动子系统20包括磨削轮21、驱动装置22和工业六轴机器人23。具体地，工业六轴机器人23分别与驱动装置22的输入端和数据处理器12的输出端连接。在本实用新型的另一示例中，驱动装置22为液压马达，工业六轴机器人23的第六轴法兰联结液压马达。液压马达输出轴与磨削轮21直联以驱动磨削轮对待磨削焊管的焊缝进行磨肖IJ。在本实用新型的还一示例中，工业六轴机器人23与数据处理器之间通过工业以太网40连接。在使用时，工业六轴机器人23按照焊缝检测子系统10中的数据处理器12所提供的焊逢特征数据，规划出磨削轮21的磨削运动轨迹，并带动磨削轮21按照所规划的磨削运动轨迹运动，同时液压马达驱动磨削轮21高速旋转，从而完成待磨削焊管内外焊缝的磨削。
[0027]继续参见图1，整机控制系统30包括彼此连接的控制器31和人机界面(HMI)32，且控制器31与轮廓测量仪11的输入端连接。在本实用新型的一个实施例中，控制器31为可编程逻辑控制器(PLC)。本领域技术人员可以明白，本领域技术人员可以采用现有的可编程逻辑控制器以外的其它控制器进行对焊缝磨削控制系统100中装置、子系统进行控制，本示例仅是一种说明性示例，不应当理解为对本实用新型的一种限制。在使用时，可编程逻辑控制器(PLC)控制待磨削焊管的搬入、磨削完成后的焊管的搬出、外部接口和安全联锁等。工作人员可以通过人机界面(HMI)32完成相关参数的设置，例如待磨削焊管的管径、壁厚等参数的设定，同时还能够提供手动磨削焊管的操作界面。
[0028]下面通过详细描述本实用新型的焊缝磨削控制系统100的操作步骤进一步说明本实用新型的焊缝磨削控制系统100的具体结构。
[0029]首先，通过工业以太网40将焊缝检测子系统10、磨削驱动子系统20和整机控制系统30构成一个完整的焊缝磨削控制系统100以便于完成直缝焊管内外焊缝的自动磨削，当然本领域技术人员可以明白，焊缝磨削控制系统100还可以完成曲线形焊缝的自动磨削，本示例仅是一种说明性示例，不应当理解为对本实用新型的一种限制。之后操作人员在人机界面(HMI)32上输入待磨削焊管的管径、壁厚等参数;然后，控制器(例如PLC)31控制横移车(未示出)，将生产线上一工序输送来的钢管搬运到焊缝的磨削工位处，并根据人机界面(HMI)32上所输入的焊管参数，将工业六轴机器人23移动到该磨削工位，随后控制器31发出磨削启动指令。
[0030]在高速的轮廓测量仪11接受到控制器31所发出的启动命令之后，轮廓测量仪11连续测量待磨削焊管上的某管段的焊缝的外观形貌数据，例如测量从待磨削焊管的管端开始170mm范围的管段的焊缝的外观形貌数据，之后将该管段的外观形貌数据传输至数据处理器12中，并由数据处理器12进行量化处理分析，同时提取该管段的焊缝的宽度、焊缝高度等特征数据。
[0031]待数据处理器12将该管段上的焊缝的特征数据提取完成后，将该焊缝特征数据通过工业以太网传输给工业六轴机器人23，之后工业六轴机器人23分析处理该焊逢的特征数据，规划出磨削轮21的磨削运动轨迹，带动磨削轮23按照所规划的运动轨迹运动，并同时液压马达驱动磨削轮21高速旋转，以完成一道焊缝的磨削。之后重复上述步骤以分别完成内外焊缝的自动磨削。待焊管内外焊缝磨削完成后，工业六轴机器人23将磨削完成后的焊管移出磨削工位，并将该磨削完成的焊管搬运到下一工序，等待下一次磨削作业，之后重复前述所有步骤以完成所有待磨削焊管的磨削。
[0032]本实用新型提供的技术方案的有益效果是:
[0033](I)本实用新型提供的焊缝磨削控制系统中的轮廓测量仪的测量重复精度为20μm，可准确获得待磨削焊管的焊缝的形貌；
[0034](2)本实用新型提供的焊缝磨削控制系统采用工业六轴机器人，其运动控制精度为± 0.07mm，可准确规划待磨削焊管的磨削轨迹；
[0035](3)本实用新型提供的焊缝磨削控制系统通过工业以太网组成一体化网络体系结构，完成直缝焊管内外焊缝的自动磨削，使得磨削后焊管的焊缝余高小于±0.2mm，该数据完全满足标准规定；
[0036](4)本实用新型提供的焊缝磨削控制系统可实现内外焊缝磨削全过程的自动化，能够减少操作人员I?2人，从而大大降低劳动强度，并提高了工作效率。
[0037]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述焊缝磨削控制系统包括用于获得待磨削焊管焊缝特征数据的焊缝检测子系统、用于规划所述焊缝磨削控制系统的磨削运动轨迹的磨削驱动子系统和用于控制所述待磨削焊管的整机控制系统，所述焊缝检测子系统与所述磨削驱动子系统连接，所述整机控制系统与磨削驱动子系统连接。2.根据权利要求1所述的焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述焊缝检测子系统包括用于连续测量所述待磨削焊管上的焊缝的外观形貌数据的轮廓测量仪和用于提取所述焊缝的特征数据的数据处理器，所述轮廓测量仪和数据处理器彼此连接。3.根据权利要求2所述的焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述磨削驱动子系统包括用于磨削所述焊缝的磨削轮、用于驱动所述磨削轮的驱动装置和用于按照所述焊缝检测子系统所提供的待磨削焊管的焊缝特征数据规划所述磨削轮的磨削运动轨迹并带动所述磨削轮按照所规划的运动轨迹运动的工业六轴机器人。4.根据权利要求3所述的焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述工业六轴机器人分别与所述驱动装置的输入端和数据处理器的输出端连接，所述数据处理器的输入端与所述轮廓测量仪的输出端连接。5.根据权利要求4所述的焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述工业六轴机器人与所述数据处理器之间通过工业以太网连接。6.根据权利要求4所述的焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述磨削轮与驱动装置的输出轴连接。7.根据权利要求3-6中任一项所述的焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述驱动装置为液压马达，所述工业六轴机器人的第六轴法兰联结所述液压马达。8.根据权利要求3所述的焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述整机控制系统包括用于移动所述待磨削焊管和移动所述工业六轴机器人的可编程逻辑控制器和用于提供手动磨削操作界面的人机界面，所述可编程逻辑控制器与所述人机界面彼此连接。9.根据权利要求8所述的焊缝磨削控制系统，其特征在于， 所述可编程逻辑控制器与所述轮廓测量仪的输入端连接。
【文档编号】B24B49/04GK205465540SQ201620080896
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】王旭, 徐刚, 王强, 李树军, 韩玲
【申请人】中国石油天然气集团公司, 中国石油集团渤海石油装备制造有限公司