环焊缝自动焊接机(油气管道自动焊设备环焊缝的跟踪技术原理及难点)

Posted 2023-06-02

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环焊缝自动焊接机(油气管道自动焊设备环焊缝的跟踪技术原理及难点)

全位置管道焊接小车

原理

焊枪摆动或旋转过程中，导电嘴到工件的距离受到坡口形状和位置的影响，其长度发生规律性的变化。这种变化能够通过电流信号的变化反映出来并用于监测和控制焊枪位置，这就是基于电流传感的焊缝跟踪技术。

双焊炬全位置管道焊接小车

起源

焊缝跟踪控制包括对焊枪的高低和对中两个方面的信息进行传感和控制。电流传感器用于焊缝跟中的技术方案首先由德国Aachen工业大学提出，但是由于焊接电流稳定性问题，此项技术没有的广泛应用。

国外的发展

随着焊接电源技术的不断进步，让焊接过程更加稳定，电流传感器已经被成功应用于V形、T形接头的焊缝跟踪控制中—OTC的FD—WD传感器精度已经可达到1mm；ABB的一些型号不仅能够实现高低和对中跟踪，而且还能实现变坡口宽度的控制。

技术的难度

但是窄间隙焊接侧壁熔合困难，为了保证两个侧壁的同时熔合，需要更高的焊缝跟踪精度，现有的商用传感器还不能直接用于窄间隙焊缝跟踪。虽然美国CRC和法国的Serimax已经将此技术成功的应用于其开发的管道窄间隙焊接设备中，而且CRC的自动焊设备已经完成了超过一万公里的焊接里程，但是其传感器仍然存在适应不同坡口和工艺条件能力较差的问题，使用这些设备时不仅需要严格控制坡口和组队精度并在防风棚内完成焊接，而且需要十分专业的焊工进行操作，限制了设备的推广和应用。

现有的解决办法

针对窄间隙焊接电流传感精度的问题，许多学者开展了广泛的研究。黎文航等人采用支持向量机和粗糙集的方法对多层单道窄间隙MAG焊接进行偏差识别，试图从统计学的角度提高在电流信号中提取焊接偏差的精度。BaekD采用神经网络的方法建立电流信号与侧壁位置之间的关系，应用神经网络自适应、自组织和实时学习的特点来解决电流信号与焊缝位置之间的非线性关系。Hyeong-Soon采用移动平均法进行滤波，设计了一款窄坡口双焊炬自动焊接系统。上述研究均是从信号处理和控制方法的角度试图提高电流传感的灵敏度进而提高跟踪控制精度，并没有回归到窄间隙焊接物理过程的本质上对窄间隙焊接影响电流传感精度的原因进行深入分析。

全位置管道自动焊接系统-控制箱

岳泓专家团队能解决的问题

岳泓专家团队要解决的问题是提供一种有效提高窄间隙焊接过程电流传感灵敏度的电流传感三维焊缝跟踪方法。

为解决上述技术问题，岳泓专家团队采用的技术方案是：一种窄间隙脉冲电流传感三维焊缝跟踪方法，包括以下步骤：以下步骤适用于工件坡口角度小于10°的窄间隙焊接。

管道自动焊设备带焊缝跟踪现场演示

(1)工艺参数设置，选择焊机模式，设置送丝速度、摆幅等工艺参数保证侧壁熔合，尽量避免短路过渡；根据窄间隙坡口宽度设置摆动幅度，焊丝与左右两壁各保留1mm；焊接电流为120A~150A;

(2)启动系统,焊枪开始摆动、焊机起弧,通过电流传感器根据采样频率采样电流值;

(3)从经过均值滤波后的电流信号中提取每一个脉冲周期的峰值电流、基值电流;

(4)记录每一个脉冲周期的峰值电流信号，当一个摆动周期结束时计算峰值电流信号的平均值,并与前一周期峰值电流信号的平均值比较,转换为焊枪高度信息发送给焊枪高度控制模块,从而驱动步进电机转动角度调节焊枪高度;

(5)当焊枪到达侧壁位置时开始记录若干个基值电流信号,一个摆动周期结束时计算两个侧壁基值电流的差值并转换为偏差值发送给焊枪横向摆动控制模块,从而驱动步进电机转动角度调节焊枪的摆动中心;

(6)停止,焊机熄弧、停止采集、焊枪回归摆动中心。

管道全位置自动焊设备S弯带焊缝跟踪演示