1引 言

　　本文所介紹的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)為德國(guó)威格勒傳感器公司生產(chǎn)開發(fā)的激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)。整套系統(tǒng)具有響應(yīng)迅速，調(diào)節(jié)靈活，維護(hù)方便等特點(diǎn)。它可以降低操作工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高焊接生產(chǎn)率，對(duì)提升埋弧焊接生產(chǎn)線的自動(dòng)化水平和焊接質(zhì)量具有一定意義。

　　2硬件組成及其工作原理

　　2.1 硬件組成及介紹

　　此系統(tǒng)主要由激光傳感器、傳感器水冷系統(tǒng)、安裝跟蹤軟件的工業(yè)PC、西門子PLC、西門子觸摸屏、控制各電機(jī)軸的工業(yè)PC和三維行走機(jī)構(gòu)等組成， 如圖1所示。

圖 1 激光自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)硬件組成及其工作流程圖

　　2.2 傳感器單元

　　激光傳感器單元(如圖2)是一個(gè)高度集成的元件，里面有激光發(fā)生器、光感接收元件，網(wǎng)絡(luò)通信元件，溫度傳感器等，外接一個(gè)水冷盒。激光發(fā)生器作為光源，以一定的角度將一束高亮度激光(亮度可設(shè)置)投射到傳感器下部的工件表面，傳感器內(nèi)部攝像機(jī)鏡頭前裝有特定波長(zhǎng)的光學(xué)濾光片，可以有效地濾去雜散光線，從而使攝像機(jī)獲得高清晰的激光線圖像。系統(tǒng)可按照用戶的要求選擇需要的激光跟蹤類型(當(dāng)然，不同的類型需要設(shè)置不同的參數(shù))，我們以選取焊縫跟蹤為例，跟蹤鋼板板邊兩個(gè)特征點(diǎn)的中心位置，跟蹤最低點(diǎn)等。激光焊縫及特征點(diǎn)示意圖如圖3所示。

圖 2 激光傳感器

　　2.3 兩臺(tái)工業(yè)PC

　　兩臺(tái)工業(yè)PC均使用BECKOFF倍福公司的工業(yè)PC，一臺(tái)工業(yè)PC安裝MelTrax軟件在其中，需設(shè)置軟件運(yùn)行參數(shù)，如端口值、以太網(wǎng)地址等，打開軟件后，還需設(shè)置如跟蹤類型、激光強(qiáng)度等等參數(shù)。另一臺(tái)PC則是控制生產(chǎn)線各執(zhí)行電機(jī)的，當(dāng)然這些電機(jī)包括內(nèi)外焊頭的上下左右調(diào)整電機(jī)。(上下的高低位置另有高度傳感器)

　　2.4 西門子PLC

　　傳感器傳送給工業(yè)PC的偏差信號(hào)，該信號(hào)再傳送給PLC，通過(guò)專門的功能塊將控制信號(hào)傳送給控制各電機(jī)軸的工業(yè)PC，從而驅(qū)動(dòng)電機(jī)動(dòng)作，帶動(dòng)三維行走電機(jī)使得焊槍回到正確位置;并且操作臺(tái)上可以同時(shí)進(jìn)行手動(dòng)操作，另外，只要偏差值大于設(shè)定的缺省值，同時(shí)有報(bào)警燈亮起，提醒操作人員可能需要人工手動(dòng)參與操作。

　　2.5 西門子觸摸屏

　　采用西門子觸摸屏，既可以是觸摸屏，也可以是按鍵屏，顯示有激光自動(dòng)跟蹤軟件的連接設(shè)置端口，其主要作用是方便操作工查看鏈接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)重連、端口參數(shù)設(shè)置、設(shè)定基準(zhǔn)點(diǎn)等操作。

　　2.6系統(tǒng)工作原理和流程

　　(1)首先要運(yùn)行水冷系統(tǒng)，因?yàn)闆](méi)有冷卻的情況下激光器溫升較快，當(dāng)溫度高于40°C時(shí)(溫度值顯示于軟件上)，激光器將報(bào)警，更高的溫度可能導(dǎo)致激光跟蹤系統(tǒng)不能正常工作，調(diào)整好激光器的位置后，激光器將激光投射到焊縫上，工業(yè)攝像機(jī)能夠精確地采集到焊縫的形狀，并將采集到的焊縫圖像信息通過(guò)以太網(wǎng)傳送給安裝跟

　　蹤軟件的工業(yè)PC。

　　(2)安裝有自動(dòng)跟蹤軟件的工業(yè)PC對(duì)采集到的圖像信息進(jìn)行分析處理，得出焊縫位置偏差信息，然后傳輸給PLC，其再將控制信號(hào)傳送給控制各電機(jī)軸的工業(yè)PC。

　　(3)控制各電機(jī)軸的工業(yè)PC再將各種控制指令傳遞給電機(jī)軸來(lái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　(4)隨著三維滑臺(tái)的合理移動(dòng)，控制焊槍跟蹤焊縫運(yùn)動(dòng)。

圖 3 焊縫激光跟蹤示例

　　3使用情況及注意事項(xiàng)

　　該系統(tǒng)在我公司預(yù)精焊生產(chǎn)線上投入使用后，降低了焊機(jī)崗位的勞動(dòng)強(qiáng)度也較大地提高了焊接生產(chǎn)率，使用效果非常好，故障率很低。平時(shí)維護(hù)較少，需要注意的是冷卻水要潔凈，否則容易堵水冷盒，造成冷卻效果差。另外，由于激光器內(nèi)精

　　密元器件多，使用時(shí)需注意防止磕碰或焊接飛濺物燒傷。

　　4結(jié)語(yǔ)

　　隨著螺旋埋弧鋼管生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，針對(duì)鋼管內(nèi)外焊縫的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)扮演著越來(lái)越重要的角色，它不僅可以降低焊接崗位工人勞動(dòng)強(qiáng)度，更是提高了鋼管焊接的生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。