基于激光技术的防腐自动追管装置及追管方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供基于激光技术的防腐自动追管装置及追管方法，包括1段辊道和2段辊道，1段辊道上用于运输后管，2段辊道用于运输前管，2段辊道两侧分别设有深色板和激光器，激光器与后管轴线倾斜一定角度，还设有摄像头，激光器射出激光，深色板显示透过前管和后管缝隙的激光，摄像头采集深色板上的激光。摄像头进行软件标定和畸变矫正处理，对激光器光线进行特征提取，计算出前管与后管实际距离；改变1段辊道电机模块、2段辊道电机模块的速度，以改变前管与后管合适的距离。实现外涂传送线前后钢管的全自动追接，无需人工操作，减少人工成本，提高自动化水平，追接合拢瞬间平缓，并且追接过程中，不受管体椭圆度、旋转辊的渐进磨损情况影响。响。响。

【技术实现步骤摘要】
基于激光技术的防腐自动追管装置及追管方法


[0001]本专利技术涉及防腐外涂领域，尤其是涉及基于激光技术的防腐自动追管装置及追管方法。

技术介绍

[0002]防腐外涂传送线生产工艺，要求前后管能连成一起，旋转前进进入中频及喷涂岗位，目前追接管控制，一部分钢管防腐厂由人工目视观察现场情况，对后面一根钢管进行加速操作，离前一根钢管较近距离时，人工对后一根钢管进行减速同步操作，使后面1根钢管追接上前1根钢管，然后一同进入下一个工序。
[0003]人工操作的缺陷有：(1)自动化水平低下，追接过程中会出现对接不柔和，容易造成后1根钢管撞击前1根钢管，影响后续工序的喷涂质量。(2)人工操作不利于减少用工成本，且此处操作人员兼职到后续的水淋房工序倒运管端连接器，劳动强度大。一部分钢管厂采取的自动方式为传送线设立多个光电开关，记录管头管尾经过各光电开关的时间，采取光电开关感应距离加上时间差方式估算后面钢管需要追接的距离及速度。此方式追接的可靠性与管体椭圆度、旋转辊的渐进磨损情况关联性很大。为此我们提出基于激光技术的防腐自动追管装置及追管方法用于解决上述问题。
[0004]中国专利文献CN106345662A记载了一种防腐钢管的自动生产线及生产方法，包括将钢管翻入除锈传输线前段，并向除锈传输线中段追管传送；对钢管在除锈传输线中段进行除锈处理；每根除锈处理后的钢管被传送到除锈传输线后段时进行脱管传送；钢管被翻入缠绕传输线前段，并向缠绕传输线中段追管传送且通过接管器连接；对多根钢管在缠绕传输线中段进行缠带处理；每根缠带处理后的钢管被传送到缠绕传输线后段时进行脱管传送。本专利技术利用速度可调的自动传输线协调配合自动除锈处理设备、自动缠带处理设备，达到自动化流水生产的目的，降低了劳动强度，提高了产品质量和生产效率。但是该方法追接的可靠性与管体椭圆度、旋转辊的渐进磨损情况关联性很大。使用存在缺陷，需要改进。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了基于激光技术的防腐自动追管装置及追管方法，能够实现外涂传送线前后钢管的全自动追接，无需人工操作，减少人工成本，提高自动化水平，追接合拢瞬间平缓，并且追接过程中，不受管体椭圆度、旋转辊的渐进磨损情况影响。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：基于激光技术的防腐自动追管装置及追管方法，包括11段辊道和2段辊道，1段辊道上用于运输后管，2段辊道用于运输前管，2段辊道两侧分别设有深色板和激光器，深色板水平铺设在2段辊道侧边的地面上，激光器与后管轴线倾斜一定角度，还设有摄像头，摄像头在深色板正上方；
[0007]1段辊道一侧设有PLC和工控机；
[0008]激光器射出相对于后管轴线呈一定角度的激光，深色板用于显示透过前管和后管缝隙的激光，摄像头用于采集深色板上的激光长度。
[0009]优选方案中，1段辊道底部设有1号光电开关和2号光电开关，2段辊道底部设有3号光电开关和4号光电开关，摄像头位于深色板正上方中心处。
[0010]优选方案中，后管一侧设有支架，支架上设有多个待送管，待送管底部设有多个单体小车。
[0011]优选方案中，1段辊道上设有1段辊道电机模块，2段辊道上设有2段辊道电机模块，1段辊道包括多个第一辊轮，电机模块包括多个1段电机，第一辊轮与1段电机连接，电机模块包括多个2段电机，2段辊道包括多个第二辊轮，第二辊轮与2段电机连接。
[0012]优选方案中，工控机上设有通讯卡和板卡，通讯卡与PLC连通，板卡与激光器连通，PLC上设有DI/DO模块，工控机与摄像头连通，DI/DO模块分别与1号光电开关、2号光电开关、3号光电开关和4号光电开关连通。
[0013]优选方案中，PLC一侧设有变频器通讯控制模块和变频器AC
‑
DC模块，PLC与变频器通讯控制模块连通，变频器通讯控制模块与变频器AC
‑
DC模块连通，DI/DO模块分别与变频器通讯控制模块、变频器AC
‑
DC模块、1段辊道电机模块和2段辊道电机模块连通。
[0014]基于激光技术的防腐自动追管方法，其方法是：S1、安装摄像头与激光器，确定激光器与后管轴线倾角，对摄像头进行软件标定，测出单位像素对应的实际尺寸；
[0015]S2、对摄像头进行畸变矫正处理，包括径向畸变矫正和切向畸变矫正；
[0016]S3、对激光器光线进行特征提取，对摄像头收集的图像进行二值化处理和开运算处理；
[0017]S4、对处理后的区域进行线性拟合，对拟合后的直线做最小起点和最大终点坐标查找，计算两个极点之间的距离，求出深色板上激光线长度；
[0018]S5、计算出前管与后管实际距离；
[0019]S6、驱动多个单体小车，或者改变1段辊道电机模块、2段辊道电机模块的控制速度，以改变前管与后管合适的距离。
[0020]优选方案中，S2中对摄像头(7)进行畸变矫正处理，径向畸变矫正数学模型：
[0021]x0＝x(1+k1r2+k2r4+k3r6)
[0022]y0＝y(1+k1r2+k2r4+k3r6)
[0023]其中：(x_0，y_0)为畸变点的原始位置，(x，y)为畸变矫正后的位置，r是以光轴中心为原点的半径，k_i为光轴中心的点，畸变为0的泰勒展开式，一般取前两项；
[0024]切向畸变模型可用q_1和q_2来表示，数学模型为：
[0025]x0＝x+[2q1y+q2(r2+2x2)][0026]y0＝y+[2q2x+q1(r2+2y2)][0027]综合两类畸变模型，一共有5个畸变参数为k1，k2，k3，q1，q2，这5个为相机需要去顶的畸变参数。
[0028]优选方案中，步骤S3中，需要进行区域划定、做区域相减；然后将RGB色彩空间转换到HSV色彩空间；接着对图像进行二值化处理，提取出感兴趣的区域；提取出来的区域可能会有一些孔洞，需要进行一次开运算，消除缺陷。
[0029]优选方案中，步骤S6中，工控机将计算出的实际距离A传输给PLC，PLC控制多个1段电机或者多个2段电机改变输出速度；
[0030]B1、当1号光电开关和2号光电开关上面感应无管，3号光电开关检测有下降沿时，
驱动多个单体小车把钢管运送到1段辊道上；
[0031]B2、当3号光电开关和4号光电开关上检测无管，2号光电开关检测有管时，驱动1段辊道以2
×
V
基
速度加速前进；
[0032]B3、当4号光电开关感应到上升沿；
[0033]当A＞50cm，控制1段辊道以2
×
V
基
速度前进；
[0034]当10cm＜A＜50cm，控制1段辊道以1.5
×
V
基
速度行进；
[0035]当A＜10cm，控制1段辊道以1.5
×
V
基
降为V
基
速度行进；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于激光技术的防腐自动追管装置，其特征是：包括1段辊道（20）和2段辊道（21），1段辊道（20）上用于运输后管（1702），2段辊道（21）用于运输前管（1701），2段辊道（21）两侧分别设有深色板（16）和激光器（11），深色板（16）水平铺设在2段辊道（21）侧边的地面上，激光器（11）与后管（1702）轴线倾斜一定角度，还设有摄像头（7），摄像头（7）在深色板（16）正上方；1段辊道（20）一侧设有PLC（1）和工控机（8）；激光器（11）射出相对于后管（1702）轴线呈一定角度的激光，深色板（16）用于显示透过前管（1701）和后管（1702）缝隙的激光，摄像头（7）用于采集深色板（16）上的激光长度。2.根据权利要求1所述基于激光技术的防腐自动追管装置，其特征是：1段辊道（20）底部设有1号光电开关（12）和2号光电开关（13），2段辊道（21）底部设有3号光电开关（14）和4号光电开关（15），摄像头（7）位于深色板（16）正上方中心处。3.根据权利要求1所述基于激光技术的防腐自动追管装置，其特征是：后管（1702）一侧设有支架（18），支架（18）上设有多个待送管（1703），待送管（1703）底部设有多个单体小车（19）。4.根据权利要求1所述基于激光技术的防腐自动追管装置，其特征是：1段辊道（20）上设有1段辊道电机模块（5），2段辊道（21）上设有2段辊道电机模块（6），1段辊道（20）包括多个第一辊轮（2001），电机模块（5）包括多个1段电机（501），电机模块（6）包括多个2段电机（601），第一辊轮（2001）与1段电机（501）连接，2段辊道（21）包括多个第二辊轮（2101），第二辊轮（2101）与2段电机（601）连接。5.根据权利要求1所述基于激光技术的防腐自动追管装置，其特征是：工控机（8）上设有通讯卡（9）和板卡（10），通讯卡（9）与PLC（1）连通，板卡（10）与激光器（11）连通，PLC（1）上设有DI/DO模块（2），工控机（8）与摄像头（7）连通，DI/DO模块（2）分别与1号光电开关（12）、2号光电开关（13）、3号光电开关（14）和4号光电开关（15）连通。6.根据权利要求1所述基于激光技术的防腐自动追管装置，其特征是：PLC（1）一侧设有变频器通讯控制模块（3）和变频器AC
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DC模块（4），PLC（1）与变频器通讯控制模块（3）连通，变频器通讯控制模块（3）与变频器AC
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DC模块（4）连通，DI/DO模块（2）分别与变频器通讯控制模块（3）、变频器AC
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DC模块（4）、1段辊道电机模块（5）和2段辊道电机模块（6）连通。7.根据权利要求1~6任意一项所述基于激光技术的防腐自动追管方法，其方法是：S1、安装摄像头（7）与激光器（11），确定激光...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，蔡小青，翟海祥，罗红福，蔡绪明，沈祎军，
申请(专利权)人：中石化石油机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：