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图2 直缝埋弧焊管的激光焊缝跟踪

螺旋焊管主要用于油气管道、水管以及桩管。与直缝焊管不同，螺旋焊管为连续生产，这就意味着激光跟踪系统能够连续长时间稳定可靠的工作。图3给出了宝鸡石油钢管有限公司的螺旋焊管激光焊缝自动跟踪系统。迄今为止，国内的宝鸡钢管厂、中原焊管、中石油管道局钢管厂、金州管道、宝世威钢管厂都应用了类似的激光焊缝跟踪系统。

焊管行业激光视觉系统的新应用

在焊管行业，激光视觉技术已经应用新的生产领域，包括ERW焊管的在线错边监测、螺旋焊管中成形角自动控制、螺旋焊管和直缝焊管离线及在线超声探伤焊道跟踪系统。

1. ERW焊管在线错边检测

电阻焊管(ERW)不需要焊缝跟踪系统，因为焊接热源不是传统弧焊那样的点热源。但激光视觉系统可以实时测量焊接接头的错边量，在ERW焊接过程中仍然起到重要的作用。由于ERW方法本身的原因，需要在焊后在线进行机械刨削，如果焊缝在被焊之前的递送边没有对齐(有错边)，随着焊后的刨削过程，管子的壁厚将被减薄。该问题如未被及时发现，最终用户将会拒绝收货或者会在使用过程中失效。

一种解决方案是将激光视觉系统安装在焊接机头和刨刀之间，视觉传感器投射一条激光条纹到焊接接头上，来测量接头两侧管子的错边量，并将焊缝的位置和角度考虑进去。如果错边量超差，则会给出警告信号。

该系统在ERW应用的挑战之一是其恶劣的生产环境，例如传感器附近存在高温、冷却液、烟尘、以及刨削的飞屑等。解决该问题的最好办法是设计一个安装高度较高(至少100mm)的传感器。

2. 螺旋焊管的成型角自动控制

激光焊缝跟踪系统在螺旋焊管的内外焊中已经得到成功应用。目前开发的系统不但能够执行焊缝跟踪功能，而且能够在焊接过程中进行高级控制。

通常螺旋焊管焊接过程中需要控制成型角，成型角对管道的直径以及管材成形非常重要。操作者在手动调整过程中，需要观察间隙(附近有埋弧焊焊剂)进行调整，而控制成型角的液压机构反应较慢，使得成型角控制难度较大，很大程度上依赖于人的主观判断。

成型角自动控制的关键在于能够准确稳定的测量接头处的间隙，新一代激光视觉传感器能够投射三条激光条纹，并具有很高的精度。由于螺旋焊管采用埋弧焊接方法，传感器安装在焊接接头处焊剂之前，通过测量接头处的几点间隙，来获得成型角度。目前该系统已经在印度管道行业得到成功应用。

3. 超声探伤(UT)的激光自动导引

激光焊缝跟踪系统同样也应用在超声自动探伤探头的自动导引中。通过螺旋焊管和直缝焊管生产的焊缝，通常需要100%的超声探伤。在螺旋焊管中，超声探伤可以集成到螺旋焊管生产线中在线探伤，或者在管道切割后离线探伤。

对超声探伤进行自动跟踪的难点在于埋弧焊接所形成焊缝几何特征的精确定义和测量。通常在离线探伤中，要求探伤速度较快，因此对跟踪系统的性能要求较高。我们设计的新一代三条纹激光传感器和相应的软件，能够可靠的跟踪这些焊缝，并且已经在印度和欧洲得到成功应用。(end)

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关键词： 焊管行业 激光视觉系统 自适应控制