【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于钢管防腐及管缝防腐层切割领域，具体说是一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置及其控制方法。
技术介绍
1、大口径钢管在石油输送、城市管网等基础设施建设领域有着广泛的应用。大口径钢管的生产要经过一系列的工序，其中包括管缝贴纸、钢管防腐、管缝防腐层切割等工序，钢管在完成管缝贴纸后进行防腐喷涂及外包防腐层。目前传统的方式是在钢管防腐喷涂及外包防腐层流程结束并进入冷却区之前由人工目视寻找管缝，再对涂覆于钢管两端的防腐涂层进行手动切割，保证钢管进入冷却区前完成管端防腐涂层剥离。手动操作质量把控不稳定、效率低、劳动强度大且对工人的身体健康有损害、在连续生产过程中，工人需保持注意力高度集中，在工业自动化水平不断提升的情况下，这种相对落后的生产方式亟需改进，需要一种自动的管缝定位切割方式。
技术实现思路
1、本专利技术目的是提供一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置及其控制方法，以克服上述管缝防腐层切割的缺陷。
2、本专利技术为实现上述目的所采用的技术方案是：一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，包括：主控制器以及与其连接的跟进部件、规格调整部件、调整中心模组、管缝检测装置以及进刀部件；
3、所述跟进部件通过导轨滑块机构与规格调整部件滑动连接，以实现跟进部件两端沿自动定位切割装置的x轴方向同步移动；
4、所述调整中心模组滑动设于跟进部件，以实现调整中心模组沿自动定位切割装置的y轴方向移动，并随跟进部件的带动沿x轴方向移动；
5、所述进刀部件滑动安
6、所述管缝检测装置安装在进刀部件上，随跟进部件、规格调整部件、调整中心模组共同运动，进而实现三轴运动的加工动作。
7、所述规格调整部件，包括：底座梁、规格调整伺服电机以及同步连杆；
8、所述底座梁设有两个，且相互平行设置；所述底座梁上设有导轨滑块机构，导轨滑块机构上滑动设有所述跟进部件；
9、所述规格调整伺服电机通过同步连杆同时驱动设于两侧底座梁上的齿轮，在两侧底座梁中的齿条上运动实现同步运动，进而驱动跟进部件两端沿自动定位切割装置的x轴方向同步移动。
10、所述跟进部件，包括：跟进滑鞍、跟进横梁以及水平跟进伺服电机；
11、所述跟进横梁通过导轨滑块机构与底座梁连接；
12、所述跟进横梁通过设置在其上的导轨滑块与跟进滑鞍连接；
13、所述跟进滑鞍上竖直设有调整中心模组；所述水平跟进伺服电机直接驱动齿轮在跟进横梁上作往复直线运动，实现带动调整中心模组沿y轴方向移动。
14、所述进刀部件，包括：进刀架、进给滑鞍、检测平台升降伺服电机以及进刀切割伺服电机；
15、所述进给滑鞍滑动安装在调整中心模组的滑道上，检测平台升降伺服电机驱动进给滑鞍沿调整中心模组上下运动；
16、所述进给滑鞍上还安装有管缝检测装置与进刀架；
17、所述进刀切割伺服电机驱动进刀架沿水平方向进给，以实现加工动作。
18、所述管缝检测装置为电涡流传感器，电涡流传感器安装在进给滑鞍上，用于监测管缝位置。
19、所述水平跟进伺服电机和检测平台升降伺服电机、规格调整伺服电机、进刀切割伺服电机均设有绝对位置编码器，以实现伺服电机的位置闭环控制和速度闭环控制。
20、一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置的控制方法，包括以下步骤：
21、1)启动自检程序，参数、以及装置初始化；操作人员向主控制器发送使能信号，判断是否开始执行管缝定位切割操作；
22、2)主控制器通过对应驱动器驱动检测平台升降伺服电机将检测工作平台机构移动到钢管中心高度处；规格调整伺服驱动器驱动规格调整伺服电机将电涡流传感器向前伸出移动到距离管壁设定位置处；
23、3)主控制器采集电涡流传感器的检测电流值，当检测到管缝位置时，驱动水平跟进伺服电机、进刀切割伺服电机运行到管缝位置处，完成刀具对旋转钢管的管端防腐涂层切割；
24、4)规格调整伺服电机将电涡流传感器向后缩回移动到0mm初始位置处；水平跟进伺服电机以位置控制模式运动到0mm初始位置处；等待下一次执行管缝定位切割操作。
25、所述启动自检程序，参数、以及装置初始化，包括：水平跟进伺服电机回初始工作位0mm，检测平台升降伺服电机回下降位0mm，规格调整伺服电机缩回初始位0mm，进刀切割伺服电机回工作等待位0mm。
26、所述步骤3)，包括以下步骤：
27、(1)主控制器采集电涡流传感器的检测电流值，钢管在匀速螺旋向前运动过程中，当钢管本体经过电涡流传感器时，主控制器检测到的电流值保持仅细微波动的稳态值；当管缝经过电涡流传感器的截面时，主控制器检测到的电流值会发生类似于正弦波信号变化，当管缝离开电涡流传感器时，控制器检测到的电流值恢复稳态值；
28、(2)水平跟进伺服驱动器驱动水平跟进伺服电机使检测平台以速度模式与钢管同向运动，采用pid控制法进行速度跟随，以管缝经过电涡流传感器时的最大突变电流值作为给定值，通过比较给定值与测量的反馈值偏差以及比例、积分、微分系数计算得到伺服电机速度控制器的给定值，调节水平跟进伺服电机速度，使管缝与电涡流传感器的中心保持相对静止，处于同一剖面；
29、(3)进刀切割伺服驱动器使用运行到固定停止点模式驱动进刀切割伺服电机在速度模式下运行到管缝，到达后电机将继续运转，直到达到0.8nm的扭矩限值，保持扭矩恒定；
30、主控制器计算水平跟进伺服电机的编码器位置，当运行距离大于等于钢管周长后，延时2s后进刀切割伺服驱动器驱动进刀切割伺服电机以位置控制模式运行回到初始位置0mm处，完成刀具对旋转钢管的管端防腐涂层切割。
31、所述速度控制模式为以设定速度值作为伺服控制器的控制目标，以伺服电机编码器的速度作为反馈信号来闭环调节电机的转速值；
32、所述位置控制模式为以设定位置值作为伺服控制器的控制目标，以伺服电机编码器的位置信息作为反馈信号来闭环调节电机的转速和方向，实现精准定位；
33、所述运行到固定停止点模式是电机以一个特定的扭矩运行到固定的停止点，而不会触发故障信息，电机以设定的速度运行，直到达到停止点，到达后，电机将继续运转，直至达到扭矩限值。
34、本专利技术具有以下有益效果及优点：
35、1.本专利技术结构新颖，包括水平运动跟进部件、规格调整部件、调整中心部件、管缝检测部件、管缝贴纸进刀部件，过程简单，衔接可靠。
36、2.本专利技术通过基于电涡流传感器检测管缝并定位跟踪的方案，以实现自动化管缝防腐层切割，解决了人工效率低、劳动强度大的问题。
37、3.本专利技术除机械结构外，还包括完善的电气控制程序，保证整个管缝定位切割过程可靠高效。
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1.一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，包括：主控制器以及与其连接的跟进部件、规格调整部件、调整中心模组(11)、管缝检测装置以及进刀部件；
2.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，所述规格调整部件，包括：底座梁(1)、规格调整伺服电机(4)以及同步连杆(5)；
3.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，所述跟进部件，包括：跟进滑鞍(2)、跟进横梁(3)以及水平跟进伺服电机(9)；所述跟进横梁(3)通过导轨滑块机构与底座梁(1)连接；
4.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，所述进刀部件，包括：进刀架(7)、进给滑鞍(8)、检测平台升降伺服电机(12)以及进刀切割伺服电机(10)；
5.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，所述管缝检测装置为电涡流传感器(6)，电涡流传感器(6)安装在进给滑鞍(8)上，用于监测管缝位置。
6.根据权利要求2～4任一项所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装
7.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置的控制方法，其特征在于，所述启动自检程序，参数、以及装置初始化，包括：水平跟进伺服电机(9)回初始工作位0mm，检测平台升降伺服电机(12)回下降位0mm，规格调整伺服电机(4)缩回初始位0mm，进刀切割伺服电机(10)回工作等待位0mm。
9.根据权利要求7所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置的控制方法，其特征在于，所述步骤3)，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置的控制方法，其特征在于，所述速度控制模式为以设定速度值作为伺服控制器的控制目标，以伺服电机编码器的速度作为反馈信号来闭环调节电机的转速值；
...【技术特征摘要】
1.一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，包括：主控制器以及与其连接的跟进部件、规格调整部件、调整中心模组(11)、管缝检测装置以及进刀部件；
2.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，所述规格调整部件，包括：底座梁(1)、规格调整伺服电机(4)以及同步连杆(5)；
3.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，所述跟进部件，包括：跟进滑鞍(2)、跟进横梁(3)以及水平跟进伺服电机(9)；所述跟进横梁(3)通过导轨滑块机构与底座梁(1)连接；
4.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，所述进刀部件，包括：进刀架(7)、进给滑鞍(8)、检测平台升降伺服电机(12)以及进刀切割伺服电机(10)；
5.根据权利要求1所述的一种防腐螺旋管缝的自动定位切割装置，其特征在于，所述管缝检测装置为电涡流传感器(6)，电涡流传感器(6)安装在进给滑鞍(8)上，用于监测管缝位置。
6.根据权利要求2～4任一项所述的一种防腐...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄益泽，张环宇，史勃，沙禹威，
申请(专利权)人：中国科学院沈阳自动化研究所，
类型：发明
国别省市：
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