管道激光视觉焊接和检测系统优化方案

美国CRC公司研制出一套新型的管道焊接系统，集成了激光视觉焊接和检测技术。该系统主要包括以下组件：坡口加工站应用的坡口视觉检测设备（见图2-25a），合金钢管焊接时背部用来控制和监视清理舱室参数的视觉清渣设备（见图2-25b），焊接工作站应用的根焊道视觉检测设备（见图2-25c），以及具有自适应焊接控制技术的视觉外焊机（见图2-25d）。四种组件均采用激光视觉技术同时工作，从而将管道自动焊接工艺的质量和速度提高到前所未有的水平。

1.坡口视觉检测设备

在视觉系统工艺中，坡口检测是第一步。该智能设备可以在加工完坡口后，精确地测量尺寸。如果检测到不符合标准的坡口，可以立即进行坡口再加工，在进入施工场地前可及时发现问题。

图2-25 管道视觉焊接系统

2.视觉清渣设备

当使用耐腐蚀合金的钢管时，背部清理是一个必需的工序，可以防止氧化并确保焊缝性能。该设备全自动化，可以实时控制和监视清理舱室内的参数，任何重要参数超出限定值就会自动报警。这样就替代了以前必须移出清渣机，然后再塞入一个独立检测工具的情况。

3.根焊道视觉检测设备(www.xing528.com)

该设备集成到对口器上，当使用内焊机时可以对根焊道在线检测。它安装了一套激光传感器和高分辨率的彩色照相机，可以获取根焊道的轮廓和图像并存储。因此发现的任何缺陷都可以在同一个工作站内进行修复，避免了更多焊道完成后再进行修复的问题。

4.自动视觉外焊机

美国CRC公司推出了管道激光视觉自动焊机，该设备应用激光视觉技术，首次实现油气管道施工的自适应焊接，有效提高了根焊焊缝质量。这是一个重大的技术突破，它向坡口内发射一束激光条纹，非常详尽地读出焊缝区的特征，分析判断出对口的错边量和间隙大小，然后指导双焊嘴焊机根据对口情况在运动中进行自适应控制。该系统允许在更高速度下实时跟踪，实时闭环控制，调整运动速度、送丝速度和摆动宽度，从而实现管道全位置焊接的自适应控制，对工艺的控制可以实现优化焊道厚度，确保稳定的填充量。

该系统采用脉冲MIG和电弧跟踪，在提高焊缝质量的同时，提高了窄间隙坡口管子接头的焊接效率，现场的适应性非常强。而且，全数字的监视和控制确保了每一焊道质量。PDA交互界面实现了在任何地点都能对焊接参数进行编程，然后无线下载到现场应用的焊机，可以在焊接过程中改变焊接参数，也可以上传性能数据，用于QC分析和判断焊缝是否符合规范。

该系统还可以检测坡口和根焊道，而不用等待超声波检测的结果，通过这种焊前和焊后的在线检测报告，可以对缺陷立即返修，将停工时间缩至最短，这对于海洋工程极其重要，确保工程比以前更快完工，进而降低总的焊接费用。而且还可以实现计算机输出所有焊缝的检测报告，便于施工方和业主的永久保存。

将激光视觉技术应用于管道自动焊机，通过对焊缝跟踪，实现了管道自动焊接的自适应控制，提高了焊接效率和焊缝质量。缩短了焊工调整焊枪的时间，还可以有效提高焊缝质量，减少返修焊接的次数。