螺旋埋弧焊钢管外焊缝视觉传感自动跟踪系统

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。

维普资讯 doc.guandang.net

焊管 . 0第5 .07月第3卷期 2年9 0●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 10 2; 30 1 2长春工业大学材料科学与工程学院，长春 10 1 ) . 302

摘

要：针对螺旋埋弧焊钢管外焊，制了一种基于视觉传感的焊缝自动跟踪系统。以视频研

摄像机为传感器，焊接点前方 10m处检测钢管外焊成形缝。对视频信号进行放大、在 0 m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，交流伺服电机控制焊由枪滑移台移动，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：T 4 9文献标志码：A文章编号：10—3 3 ( 0 7 0 0 5— 3 G0 0 1 9 8 20 ) 5— 0 1 0

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。 针对螺旋埋弧焊钢管外焊，制出了一种采用研

随着我国石油工业和管道建设事业的飞速发展，旋埋弧焊钢管得到了广泛的应用，压、螺高高强度、距离输送对钢管质量要求越来越高，管长钢的焊接质量已引起业主和生产厂家的高度重视。 在螺旋埋弧焊管焊接过程中，于钢板的横向串由

经济型视频摄像机作为传感器，在焊接点前方 7 0 —

10in处检测成形缝的焊缝自动跟踪系统。该 0 l n

系统采用模拟电路对视频信号进行处理，信号处理时延为纳秒级，用单片机进行焊缝偏差计算处采理，纠偏电机采用交流伺服电机，响应速度很快。其 经过 1 l、,06rn川气出川管线钢管 ( 3rn4 1 l l 1 i l i焊接速度 18m rn的试生产使用证明， ./ i) a系统的动

动、成形角的调整、导电嘴磨损等原因，出现焊常 偏，对钢管的生产质量构成了严重威胁。 螺旋埋弧焊钢管外焊是在内焊完成

1— 2个

螺距后，在焊剂埋弧下实时进行的。实际生产中 多靠人工观察引导光点与成形缝之间的偏离情

态响应速度和跟踪精度均满足螺旋埋弧焊钢管实 际生产的要求。

况，制焊头拖动电机来实现焊缝跟踪，控这种跟踪方法跟踪精度很低，作者容易疲劳，出现因焊操常偏造成的未熔合或未焊透，至产生废品。为了甚

1视觉传感自动跟踪系统的组成 螺旋埋弧焊钢管外焊视觉传感自动跟踪系统组成如图 1所示，主要由视频摄像机、传感器手动滑移台(用于焊前跟踪基准点定位 )视频信号处、 理电路、频监视器、视焊缝偏差分析及处理单片机电路、差显示电路、关设定电路、枪调节电偏开焊

提高焊接质量，增产增效，提高焊接自动化程度， 实现焊缝自动跟踪具有十分重要的意义。 近年来，焊缝自动跟踪方面的研究层出不穷， 在埋弧焊焊缝自动跟踪方面的研究也有很多，取并

得了很大的成功。如基于 V形坡口的三维视觉信息提取及处理研究；于线阵 C D24、基 C l j图像 - 法的焊缝自动跟踪系统研究；采用电流一电压双

动滑移台、焊枪调整拖动交流伺服电机及其驱动 器等部分组成。

doc.guandang.net