一种埋弧焊管内毛刺清除装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种埋弧焊管内毛刺清除装置及方法，属于埋弧焊管生产领域。内毛刺清除装置包括计算机、机架、设置在机架上且用于放置管坯的左右两对支撑辊、在清除内毛刺时放置在管坯内部的小车和毛刺余高检测装置；小车的底部设置有车轮，小车的顶部安装有用于拍摄待刮削内毛刺形貌图像的图像识别装置，小车的侧面车身下部安装有用于对内毛刺进行刮削的刮削装置，该侧面车身上部安装有用于测量焊道处内毛刺温度数据的测温装置；本发明专利技术基于机器视觉技术对内毛刺的刮削过程进行自动控制，通过计算机与图像识别装置、测温装置、刮削装置、余高检测装置的联动，实现了对内毛刺形貌检测、刀具定位、温度检测、刮削、内毛刺余高检测整个流程的闭环控制。

A Burr Removal Device and Method for Submerged Arc Welding Pipe

【技术实现步骤摘要】
一种埋弧焊管内毛刺清除装置及方法
本专利技术涉及埋弧焊管生产领域，特别涉及一种埋弧焊管内毛刺清除装置及方法。
技术介绍
螺旋埋弧焊管是将低碳碳素钢或低合金结构钢钢带按一定的螺旋线的角度卷成管坯，然后将管缝焊接起来制成。螺旋埋弧焊管主要用于石油、天然气的输送管线，随着大型石油、天然气的管线输送技术的发展，管线的承载压力日益增高，使用条件日益苛刻，螺旋埋弧焊管正在朝着耐压能力强的大直径厚壁管的方向发展。螺旋埋弧焊管管缝在焊接后会在钢管表面产生内毛刺，在输送石油的过程中，焊道处对油液的阻碍系数大且易产生应力集中，在各种复杂应力的叠加作用下发生塑性变形，导致焊道和管体出现破损、渗漏的现象。在实际生产中焊道处的内毛刺很难有效清除，国内制管企业普遍采用人工修磨的方法，此方法生产效率低，劳动强度大，修磨质量不易控制，稍不留心，砂轮就会伤及管材。相较于直缝焊管，螺旋埋弧焊管由于焊道呈螺旋状，导致刮刀难以准确定位，易出现刮偏、刮深的现象，大大降低了焊管的使用寿命。
技术实现思路
为了解决现有技术问题，本专利技术提供一种埋弧焊管内毛刺清除装置及方法，基于机器视觉技术对内毛刺的刮削过程进行自动控制。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种埋弧焊管内毛刺清除装置，包括计算机、机架、设置在机架上且用于放置管坯的左右两对支撑辊、在清除内毛刺时放置在管坯内部的小车和毛刺余高检测装置；所述小车的底部设置有车轮，小车的顶部安装有用于拍摄待刮削内毛刺形貌图像的图像识别装置，小车的侧面车身下部安装有用于对内毛刺进行刮削的刮削装置，并且该侧面车身上部安装有用于测量焊道处内毛刺温度数据的测温装置；所述图像识别装置将其拍摄到的待刮削内毛刺形貌图像传输给计算机，计算机对内毛刺形貌图像进行分析并生成内毛刺刮削深度和刮削角度参数，计算机将其生成的内毛刺刮削深度和刮削角度参数传输给刮削装置，实现对刮削装置的在线控制；所述测温装置将其测量的焊道处内毛刺温度数据传输给计算机，当焊道处内毛刺温度处于设定的刮削温度范围内时，计算机向刮削装置下达刮削开始命令；所述毛刺余高检测装置用于检测刮削后的内毛刺高度并将检测到的刮削后的内毛刺高度相关数据传输给计算机，计算机根据接收到的刮削后的内毛刺高度相关数据，判断内毛刺余高是否符合标准，并根据判断结果调整下一步的刮削深度。进一步的，所述图像识别装置包括安装在小车顶部的旋转架以及安装在旋转架上且指向待刮削内毛刺的工业摄像头；所述工业摄像头以无线通讯的方式与计算机相连接。进一步的，所述测温装置包括固定设置在小车的侧面车身上部的测温支架以及倾斜插设在测温支架上的红外测温摄像头；所述红外测温摄像头与垂直平面的夹角为40°；所述红外测温摄像头以无线通讯的方式与计算机相连接。进一步的，所述刮削装置包括横向固定设置在小车的侧面车身下部的滑轨、滑动设置在滑轨上的滑块以及固定在滑块上的刮刀；所述滑块可在滑轨上横向移动且可转动一定角度。所述内毛刺余高检测装置包括支撑板、成矩阵分布安装在支撑板顶部的九个压力传感器、与九个压力传感器一一对应连接且安装在支撑板底部的九个压力弹簧以及安装在每个压力弹簧底部的压力滚轮；沿着内毛刺刮削方向，所述支撑板的后部设置有用于调整支撑板相对于管坯内壁保持平衡的机械手。一种埋弧焊管内毛刺清除方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、控制小车到达预定的刮削位置，并使小车上的刮刀的刀头始终垂直于未刮削的内毛刺；S2、计算机根据图像识别装置拍摄到的待刮削内毛刺形貌图像，生成并设定刮削装置的内毛刺刮削深度和刮削角度参数；S3、测温装置检测焊道处内毛刺温度数据并传输给计算机，当温度处于刮削温度范围内时，计算机向刮削装置下达刮削开始命令，对内毛刺进行刮削；S4、内毛刺余高检测装置检测刮削后的内毛刺高度相关数据并传输给计算机，计算机根据接收到的内毛刺高度相关数据，判断内毛刺余高是否符合标准，并根据判断结果调整下一步的刮削深度。进一步的，所述步骤S3中，刮削温度范围为650℃～750℃。进一步的，所述步骤S3中，在刮削过程中，图像识别装置实时拍摄下一步的内毛刺形貌图像并传输给计算机，计算机分析后提前调整刮削装置的刮削深度和刮削角度参数。进一步的，所述步骤S4具体为：内毛刺余高检测装置取一个覆盖刮削后的残余内毛刺及其周边区域的小面域来测量小面域内的多点压力值，包括残余内毛刺和其左右两侧管坯内壁的三种压力值，由计算机将检测到的三种压力值取均值后进行比较，并根据比较结果相应的调整刮削装置的刮削深度，对刮削过程进行反馈，保证内毛刺余高符合标准。进一步的，所述步骤S4具体包括以下步骤：S4-1、所述内毛刺余高检测装置包括成矩阵分布的九个压力传感器，将中间列的三个压力传感器对应的压力滚轮对准焊道放置在刮削后的残余内毛刺上，采集残余内毛刺上三个点P1、P2、P3对应的压力值；沿着刮削方向，左列的三个压力传感器采集焊道左侧管坯内壁上三个点Q1、Q2、Q3对应的压力值，右列的三个压力传感器采集焊道右侧管坯内壁上三个点O1、O2、O3对应的压力值；上述九个压力传感器将测得的数据分别传输给计算机；S4-2、计算机对所得数据进行处理，计算出测点O1、O2、O3的平均压力值O，测点P1、P2、P3的平均压力值P以及测点Q1、Q2、Q3的平均压力值Q；计算机根据O、P、Q三个平均压力值的大小执行下列操作：首先比较O与Q的大小：若O≠Q，则控制机械手的运动，调整支撑板的左右两侧与管坯内壁的距离，直至达到O＝Q，即内毛刺余高检测装置达到平衡状态；其次比较O与P的大小：若O＝P，则可以判定内毛刺余高符合标准，保持刮削装置的刮削深度不变；若O<P，则增大刮削装置的刮削深度；若O>P，则减小刮削装置的刮削深度。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：(1)本专利技术基于机器视觉技术对内毛刺的刮削过程进行自动控制，通过计算机与图像识别装置、测温装置、刮削装置、余高检测装置的联动，实现对内毛刺形貌检测、刀具定位、温度检测、刮削、内毛刺余高检测整个流程的闭环控制。(2)经过现场试验测试，发现温度在650℃～750℃之间刮削效果较好，此温度下刮削后的内毛刺呈片状且不连续，通过计算机对红外测温摄像头检测到的温度数据进行对比，当温度降至上述温度范围后，计算机自动下达命令，刮削开始，从根本上解决了内毛刺温度过高，刮削时易粘刀；内毛刺温度过低，内毛刺应力大，刮削时易打刀的问题。(3)内毛刺余高检测装置在刮削后的残余内毛刺附近取一个九个点的小面域来测量压力，由计算机将检测到的数据取均值后对比分析，通过刮削深度的调整，对刮削过程进行反馈，保证内毛刺余高符合标准。内毛刺余高检测装置对刮削后的内毛刺高度进行检测，可将刮削后的内毛刺余高控制在0.5mm以内。附图说明图1是本专利技术内毛刺清除装置的总体结构示意图。图2是本专利技术小车的总体结构示意图。图3是本专利技术余高检测装置的结构示意图。图4是本专利技术内毛刺清除装置的原理图。图5是本专利技术内毛刺清除方法的工作流程图。图中：1、管坯，2、小车，3、支撑辊，4、机架，5、计算机，6、操作台，7、工业摄像头，8、旋转架，9、红外测温摄像头，10、滑轨，11、刮刀，12、未刮削的内毛刺，13、测温支架，14、滑块，15、车轮，16、压力传感器，17、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种埋弧焊管内毛刺清除装置，其特征在于：包括计算机(5)、机架(3)、设置在机架(3)上且用于放置管坯(1)的左右两对支撑辊(4)、在清除内毛刺时放置在管坯(1)内部的小车(2)和毛刺余高检测装置；所述小车(2)的底部设置有车轮(15)，小车(2)的顶部安装有用于拍摄待刮削内毛刺形貌图像的图像识别装置，小车(2)的侧面车身下部安装有用于对内毛刺进行刮削的刮削装置，并且该侧面车身上部安装有用于测量焊道处内毛刺温度数据的测温装置；所述图像识别装置将其拍摄到的待刮削内毛刺形貌图像传输给计算机(5)，计算机(5)对内毛刺形貌图像进行分析并生成内毛刺刮削深度和刮削角度参数，计算机(5)将其生成的内毛刺刮削深度和刮削角度参数传输给刮削装置，实现对刮削装置的在线控制；所述测温装置将其测量的焊道处内毛刺温度数据传输给计算机(5)，当焊道处内毛刺温度处于设定的刮削温度范围内时，计算机(5)向刮削装置下达刮削开始命令；所述毛刺余高检测装置用于检测刮削后的内毛刺高度并将检测到的刮削后的内毛刺高度相关数据传输给计算机(5)，计算机(5)根据接收到的刮削后的内毛刺高度相关数据，判断内毛刺余高是否符合标准，并根据判断结果调整下一步的刮削深度。...

【技术特征摘要】
1.一种埋弧焊管内毛刺清除装置，其特征在于：包括计算机(5)、机架(3)、设置在机架(3)上且用于放置管坯(1)的左右两对支撑辊(4)、在清除内毛刺时放置在管坯(1)内部的小车(2)和毛刺余高检测装置；所述小车(2)的底部设置有车轮(15)，小车(2)的顶部安装有用于拍摄待刮削内毛刺形貌图像的图像识别装置，小车(2)的侧面车身下部安装有用于对内毛刺进行刮削的刮削装置，并且该侧面车身上部安装有用于测量焊道处内毛刺温度数据的测温装置；所述图像识别装置将其拍摄到的待刮削内毛刺形貌图像传输给计算机(5)，计算机(5)对内毛刺形貌图像进行分析并生成内毛刺刮削深度和刮削角度参数，计算机(5)将其生成的内毛刺刮削深度和刮削角度参数传输给刮削装置，实现对刮削装置的在线控制；所述测温装置将其测量的焊道处内毛刺温度数据传输给计算机(5)，当焊道处内毛刺温度处于设定的刮削温度范围内时，计算机(5)向刮削装置下达刮削开始命令；所述毛刺余高检测装置用于检测刮削后的内毛刺高度并将检测到的刮削后的内毛刺高度相关数据传输给计算机(5)，计算机(5)根据接收到的刮削后的内毛刺高度相关数据，判断内毛刺余高是否符合标准，并根据判断结果调整下一步的刮削深度。2.根据权利要求1所述的埋弧焊管内毛刺清除装置，其特征在于：所述图像识别装置包括安装在小车(2)顶部的旋转架(8)以及安装在旋转架(8)上且指向待刮削内毛刺的工业摄像头(7)；所述工业摄像头(7)以无线通讯的方式与计算机(5)相连接。3.根据权利要求1所述的埋弧焊管内毛刺清除装置，其特征在于：所述测温装置包括固定设置在小车(2)的侧面车身上部的测温支架(13)以及倾斜插设在测温支架(13)上的红外测温摄像头(9)；所述红外测温摄像头(9)与垂直平面的夹角为40°；所述红外测温摄像头(9)以无线通讯的方式与计算机(5)相连接。4.根据权利要求1所述的埋弧焊管内毛刺清除装置，其特征在于：所述刮削装置包括横向固定设置在小车(2)的侧面车身下部的滑轨(10)、滑动设置在滑轨(10)上的滑块(14)以及固定在滑块(14)上的刮刀(11)；所述滑块(14)可在滑轨(10)上横向移动且可转动一定角度。5.根据权利要求1所述的埋弧焊管内毛刺清除装置，其特征在于：所述内毛刺余高检测装置包括支撑板(17)、成矩阵分布安装在支撑板(17)顶部的九个压力传感器(16)、与九个压力传感器(16)一一对应连接且安装在支撑板(17)底部的九个压力弹簧(18)以及安装在每个压力弹簧(18)底部的压力滚轮(19)；沿着内毛刺刮削方向，所述支撑板(17)的后部设置有用于调整支撑板(17)相对于管坯(1)内壁保持平衡的机械手(21)。6.一种埋弧焊管内毛刺清除方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、控制小车(2)到达预定的刮削位置，...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩毅，张天雄，
申请(专利权)人：燕山大学，
类型：发明
国别省市：河北,13