一种碰死口点云套料切割设备及其方法技术

技术编号：40075491 阅读：7 留言：0更新日期：2024-01-17 01:07

本发明专利技术公开了一种碰死口点云套料切割设备及其方法，包括两个切割机器人、两个分别供一所述切割机器人行走的轨道；所述轨道两端通过卡扣装置连接以形成环绕在料管上的环形结构；还包括对碰死口管道、割炬和轨道进行扫描以生成带空间位置信息的点云数据的手持式3D扫描设备；还包括根据所述手持式3D扫描设备扫描得到的点云数据计算得到两条管道切割参数的第一计算模块。本发明专利技术的有益效果是：计算过程高度自动化；操作难度低；增加了对料管和轨道的3D扫描，实现了切割机器人的自动纠偏。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械领域，尤其涉及一种碰死口点云套料切割设备及其方法。

技术介绍

1、在管道维抢修领域，经常会遇到故障管道更换的需求。一般的操作过程是：首先将故障管道切割去除；然后安装一段新的管道；最后进行焊接处理。但是由于故障管道在切割去除后，地下管道往往受到地下应力的作用，导致被切开的两个管道端口发生移位，使得两个端口不同轴。如果新安装的管道按同轴的方式进行切割下料的话，则无法实现正常对口，这种情况也称为管道碰死口。对于碰死口管道的下料切割，目前用的最多的还是人工测量进行切割，并进行后期调整，需要耗费大量的时间，并且切割出的端面的准确性不能保证。

2、专利cn200910195003中提供了一种便携式管道自动环向行走设备及管道加工方法，通过攀管机器人自动环绕一周以切割管道，其并不适用于碰死口管道的切割；而且其需要两次安装攀管机器人和切割，需要人工重新测量定位，导致效率以及精度下降；且机器人在料管壁上行走，如果遇到焊缝或凹坑等，会造成跳动，影响切割质量和精度；

3、专利cn2021107787836中提供了一种新管预制定位切割方法和新管预制定位切割设备，通过同时安装两个切管机同步切割，并通过两个靶标定位部件来辅助切管机的定位，可以部分弥补专利cn200910195003中的缺陷，但是其不是针对割炬的定位，仍然存在定位不精准的问题，同时轨道与料管并非理想的同心圆柱体，因而也会存在偏差，导致最终切割的料管的坡口与待焊接的管道之间间距不均匀，从而影响焊接质量。

技术实现思路</p>

1、本专利技术的目的在于提供一种解决上述技术问题的碰死口点云套料切割设备及其方法。

2、为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：

3、一种碰死口点云套料切割设备，包括两个切割机器人、两个分别供一所述切割机器人行走的轨道；所述轨道两端通过卡扣装置连接以形成环绕在料管上的环形结构；还包括对碰死口管道、新料管、割炬和轨道进行扫描以生成带空间位置信息的点云数据的手持式3d扫描设备，还包括根据所述手持式3d扫描设备扫描得到的对碰死口管道的点云数据计算得到两条管道切割参数的第一计算模块，以及根据所述管道切割参数和所述手持式3d扫描设备扫描得到的新料管、割炬和轨道的点云数据计算所述切割机器人的行走、纠偏以及割炬支架移动的控制信息的第二计算模块、依据所述控制信息控制所述链轮电机和割炬电机运行的控制模块。

4、优选的，所述切割机器人包括若干个在所述轨道上行走的车轮、将所述切割机器人限定在所述轨道上的环形链条、与所述环形链条啮合的主动链轮和从动链轮、驱动所述主动链轮旋转的链轮电机、沿待切割管道轴向延伸的悬臂、能沿所述悬臂移动的且用于安装割炬的割炬支架、以及驱动所述割炬支架沿所述悬臂移动的割炬电机；所述车轮包括行走于所述轨道表面的内轮以及抵靠在所述轨道侧壁上的外轮，所述外轮的半径大于所述内轮的半径且两者的差值小于所述轨道的厚度。

5、优选的，所述切割机器人还包括带动所述从动链轮向外移动以张紧所述环形链条的张紧弹簧。

6、优选的，所述悬臂上沿其长度方向且可旋转地设置一丝杠，所述割炬电机通过减速齿轮组驱动所述丝杠旋转，所述割炬支架包括一滑块，所述滑块上设置一螺纹孔，所述丝杠与所述螺纹孔螺纹连接，所述滑块上可旋转地设置一卡具以及固定所述卡具的紧固螺栓，所述割炬可拆卸地设置在所述卡具上。

7、优选的，还包括一移动柜，所述移动柜包括柜体，所述柜体下设置有滚轮，所述柜体相对的两侧面各设置一分别用于存储所述切割机器人和手持式3d扫描设备的储物间；所述柜体上还设置有两个抽屉式的用以存储所述轨道的轨道抽屉；所述柜体内设置有连接所述切割机器人的控制主机，所述控制主机包括用以接收管道切割参数的数据接口。

8、优选的，所述手持式3d扫描设备数据连接所述笔记本电脑以进行数据采集，并计算所述管道切割参数。

9、优选的，所述柜体内设置有供电的蓄电池或外接市电。

10、本专利技术还提供一种碰死口点云套料切割方法，其利用所述的碰死口点云套料切割设备，包括以下步骤：

11、s1.利用手持式3d扫描设备多次扫描碰死口管道的两个管口位置，以得到两个管口的点云数据，该点云数据具有空间位置信息；

12、s2.对s1得到的点云数据进行处理，建立两个管口的点云模型，并得到两个管口边缘的3d位置信息，进而计算连接两个管口的料管的长度以及两端端面信息，以计算得到的料管两端的端面信息作为两条管道切割参数；

13、s3.将两个轨道安装到料管上，两轨道的首尾通过卡扣装置相接；

14、s4.利用手持式3d扫描设备扫描料管和轨道，以得到料管的外表面和轨道的点云数据，依据料管外表面的点云数据计算料管的轴向，依据轨道的点云数据计算轨道的边缘；

15、s5.将两个切割机器人分别安装到一所述轨道上，使得其车轮卡在所述轨道的边缘，并通过环形链条将切割机器人限定在轨道上，然后将割炬固定在割炬支架上，然后根据预设的坡口的角度来调整割炬的角度，并调整割炬的高度；

16、s6.利用手持式3d扫描设备扫描两个割炬，以获得割炬的点云数据；

17、s7.以s2中的两条管道切割参数分别作为两个切割机器人的原始切割参数；依据料管的外表面、轨道和割炬的点云数据对原始切割参数进行修正，得到最终切割参数；

18、s8.输入最终切割参数，切割机器人首先进行料管轴向的位置修正，以使得两切割机器人的间距满足切割后料管总长的要求；

19、s9.开启割炬的预热阀门，对料管的切割位置进行预热；预热至设定温度时，开启割炬的切割阀门，进行切割；

20、s10.两切割机器人沿轨道行走，至行走一整圈，完成料管的切割；切割机器人行走过程中，依据最终切割参数调整割炬支架在悬臂上的位置。

21、优选的，所述步骤s7中，依据料管的外表面的点云数据计算料管的轴线方向，在计算最终切割参数时，该轴线方向与两个管口的点云数据中的两个管口中心点的连线对齐；

22、所述步骤s7中，依据轨道的点云数据计算轨道边缘在料管轴线方向上的偏差，以在计算最终切割参数时，给予补偿；

23、所述步骤s7中，依据割炬的点云数据，计算割嘴的轴线方向，以在计算最终切割参数时，给予补偿，确保切割料管的长度可以和原始切割参数中的轴向长度一致。

24、优选的，所述步骤s8中，预先选定一个切割机器人为主机器人，另一个为从机器人，轴向的位置修正时，主机器人的位置不调整，仅调整从机器人的位置。

25、本专利技术的有益效果是：

26、计算过程高度自动化：可导入点云数据、计算模块利用各类算法进行参数计算、输出结果为最终结果，中间无需干预；

27、计算结果即为切割参数，切割机器人依据参数进行切割，无需g代码、无需编程即可实现自动化切割，操作难度低；

28、增加了对料管和轨道的3d扫描，可得到轨道与管道的位置关系，本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于：包括两个切割机器人、两个分别供一所述切割机器人行走的轨道；所述轨道两端通过卡扣装置连接以形成环绕在料管上的环形结构；还包括对碰死口管道、新料管、割炬和轨道进行扫描以生成带空间位置信息的点云数据的手持式3D扫描设备，还包括根据所述手持式3D扫描设备扫描得到的对碰死口管道的点云数据计算得到两条管道切割参数的第一计算模块，以及根据所述管道切割参数和所述手持式3D扫描设备扫描得到的新料管、割炬和轨道的点云数据计算所述切割机器人的行走、纠偏以及割炬支架移动的控制信息的第二计算模块、依据所述控制信息控制所述链轮电机和割炬电机运行的控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于，所述切割机器人包括若干个在所述轨道上行走的车轮、将所述切割机器人限定在所述轨道上的环形链条、与所述环形链条啮合的主动链轮和从动链轮、驱动所述主动链轮旋转的链轮电机、沿待切割管道轴向延伸的悬臂、能沿所述悬臂移动的且用于安装割炬的割炬支架、以及驱动所述割炬支架沿所述悬臂移动的割炬电机；所述车轮包括行走于所述轨道表面的内轮以及抵靠在所述轨道侧

3.根据权利要求1所述的一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于，所述切割机器人还包括带动所述从动链轮向外移动以张紧所述环形链条的张紧弹簧。

4.根据权利要求1所述的一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于，所述悬臂上沿其长度方向且可旋转地设置一丝杠，所述割炬电机通过减速齿轮组驱动所述丝杠旋转，所述割炬支架包括一滑块，所述滑块上设置一螺纹孔，所述丝杠与所述螺纹孔螺纹连接，所述滑块上可旋转地设置一卡具以及固定所述卡具的紧固螺栓，所述割炬可拆卸地设置在所述卡具上。

5.根据权利要求1所述的一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于，还包括一移动柜，所述移动柜包括柜体，所述柜体下设置有滚轮，所述柜体相对的两侧面各设置一分别用于存储所述切割机器人和手持式3D扫描设备的储物间；所述柜体上还设置有两个抽屉式的用以存储所述轨道的轨道抽屉；所述柜体内设置有连接所述切割机器人的控制主机，所述控制主机包括用以接收管道切割参数的数据接口。

6.根据权利要求5所述的一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于，所述手持式3D扫描设备数据连接所述笔记本电脑以进行数据采集，并计算所述管道切割参数。

7.根据权利要求5所述的一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于，所述柜体内设置有供电的蓄电池或外接市电。

8.一种碰死口点云套料切割方法，其利用根据权利要求1至7其中之一所述的碰死口点云套料切割设备，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种碰死口点云套料切割方法，其特征在于，所述步骤S7中，依据料管的外表面的点云数据计算料管的轴线方向，在计算最终切割参数时，该轴线方向与两个管口的点云数据中的两个管口中心点的连线对齐；

10.根据权利要求8所述的一种碰死口点云套料切割方法，其特征在于，所述步骤S8中，预先选定一个切割机器人为主机器人，另一个为从机器人，轴向的位置修正时，主机器人的位置不调整，仅调整从机器人的位置。

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【技术特征摘要】

1.一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于：包括两个切割机器人、两个分别供一所述切割机器人行走的轨道；所述轨道两端通过卡扣装置连接以形成环绕在料管上的环形结构；还包括对碰死口管道、新料管、割炬和轨道进行扫描以生成带空间位置信息的点云数据的手持式3d扫描设备，还包括根据所述手持式3d扫描设备扫描得到的对碰死口管道的点云数据计算得到两条管道切割参数的第一计算模块，以及根据所述管道切割参数和所述手持式3d扫描设备扫描得到的新料管、割炬和轨道的点云数据计算所述切割机器人的行走、纠偏以及割炬支架移动的控制信息的第二计算模块、依据所述控制信息控制所述链轮电机和割炬电机运行的控制模块。

4.根据权利要求1所述的一种碰死口点云套料切割设备，其特征在于，所述悬臂上沿其长度方向且可旋转地设置一丝杠，所述割炬电机通过减速齿轮组驱动所述丝杠旋转，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱海东，刘国庆，吴超，樊苏扬，周尧，
申请(专利权)人：宣邦机器人苏州有限公司，
类型：发明
国别省市：

全部详细技术资料下载我是这个专利的主人