CN105499337B - 一种高频焊管成型控制系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高频焊管成型控制系统及方法，该系统包括：图像采集系统，适用于采集成型机各机架的带钢变形断面；比对系统，适用于将接收的带钢变形断面与预设带钢变形图进行高度、宽度及曲线曲率的比对分析，生成相应比对数据；调整系统，适用于根据比对数据计算成型机各机架的调整量，驱动调整机构调整成型机各机架的辊位。本发明将采集的带钢变形断面与预设带钢变形图进行比较，生成成型机各机架所对应的调整量，按调整量对应调整成型机各机架的辊位，形成闭环控制系统，达到智能调整的目的。大大缩短了高频焊管机组成型机的调试时间和调试成本；提高了其作业效率，同时，增加了其智能化程度，极大的降低了其操作人员的工作强度。

Description

一种高频焊管成型控制系统及方法

技术领域

本发明涉及高频焊管设备技术领域，特别是涉及一种基于高频焊管的高频焊管成型控制系统及方法。

背景技术

高频焊管机组(即高频焊管机组成型机或者高频焊管成型机、简称成型机)采用钢卷为原料，通过一系列的纵向变形过程，使带钢变形成开口圆管，经过高频焊接装置焊接后，生产出焊管。高频焊管具有生产成本低，钢管圆度高，输送效率高，单侧焊缝便于维护，残余应力低等优点，被广泛应用于建筑结构、管线输送等领域。其产品品种有结构管、石油套管、管线管等。

然而，现有的高频焊管成型控制系统在焊管成型时，存在生产过程稳定性差、成材率差，机组作业率不稳定的问题，究其原因在于：现有高频焊管成型机仅配置有初始设定系统，无反馈、控制功能，导致其计算结果不准确，即使根据该计算结果设定初始设定系统，也需人工手动调整高频焊管成型机，才能生产出合格焊管，通过人工调整不仅容易导致成型质量不稳定，还增大了人员劳动强度。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种高频焊管成型控制系统及方法，用于解决现有技术中高频焊管成型时，因缺乏反馈和控制功能，导致成材率差、质量不稳定的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种高频焊管成型控制系统，包括图像采集系统、比对系统与调整系统，

所述图像采集系统，适用于采集成型机各机架的带钢变形断面；

所述比对系统，适用于将接收的带钢变形断面与预设带钢变形图进行高度、宽度及曲线曲率的比对分析，生成相应地变形比对数据；

所述调整系统，适用于根据所述变形比对数据计算成型机各机架的调整量，驱动调整机构调整所述成型机各机架的辊位。

优选地，所述图像采集系统采集带钢变形断面的方式为光学成像。

优选地，还包括压力反馈系统，适用于根据压力传感器采集的成型机各机架压力参数，计算所述成型机各机架的轧制压力。

优选地，所述比对系统，还适用于将接收的所述轧制压力与预设轧制压力进行比对分析，生成轧制压力的比对数据。

优选地，所述调整系统，还适用于根据所述轧制压力的比对数据计算成型机各机架的辊位调整量，按该辊位调整量调节所述成型机各机架的辊位。

优选地，还包括计算系统，所述计算系统适用于根据焊接的钢管型号设置预设带钢变形图与预设轧制压力。

本发明的另一目的在于提供一种高频焊管成型控制方法，包括：

采集成型机各机架的带钢变形断面；

将接收的带钢变形断面与预设带钢变形图进行高度、宽度、曲线曲率的比对分析，生成相应地变形比对数据；

根据所述变形比对数据计算成型机各机架的调整量，驱动调整机构调整所述成型机各机架的辊位。

本发明的还一目的在于提供一种高频焊管成型控制方法，包括：

根据压力传感器采集的成型机各机架压力参数，计算所述成型机各机架的轧制压力；

将接收的所述轧制压力与预设轧制压力进行比对分析，生成轧制压力的比对数据；

根据轧制压力的比对数据计算成型机各机架的辊位调整量，按该辊位调整量调节成型机各机架所对应的辊位。

如上所述，本发明的高频焊管成型控制系统及方法，具有以下有益效果：

通过图像采集系统采集带钢变形断面，通过压力反馈系统采集成型机各机架所对应的轧制压力；比对系统分别将带钢变形断面与轧制压力和预设带钢变形图、预设轧制压力一一进行比对分析，生成相应的调整量，按照相应的调整量调节高频焊管成型机各机架辊位，形成闭环控制系统，达到智能调节高频焊管成型机的目的。本发明将调试时间由原来的1小时降低为15分钟，大大缩短了高频焊管的调试时间；在工艺调试阶段，因调试而产生的废管由56m降低至16m以内，降低了生产成本，提高了成材率。同时，增加了高频焊管机组的智能化程度，极大的降低了其操作人员的工作强度。

附图说明

图1显示为本发明实施例中的一种高频焊管成型控制系统结构框图；

图2显示为本发明实施例中的一种高频焊管成型控制系统另一结构框图；

图3显示为本发明实施例中的一种高频焊接智能控制方法第一实施流程图；

图4显示为本发明实施例中的一种高频焊管成型控制方法第二实施流程图。

元件标号说明：

1、图像采集系统，2、比对系统，3、调整系统，4、成型机，5、压力反馈系统，6、预设带钢变形图，7、预设轧制压力，8、初始设定系统，9、计算系统。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图4。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

如图1所示，为本发明实施例中的一种高频焊管成型控制系统结构框图，详述如下：

所述图像采集系统1，适用于采集成型机4各机架的带钢变形断面；

所述比对系统2，适用于将接收的带钢变形断面与预设带钢变形图进行高度、宽度及曲线曲率的比对分析，生成相应地变形比对数据；

所述调整系统3，适用于根据所述变形比对数据计算成型机4各机架的调整量，驱动调整机构调整所述成型机4各机架的辊位。

在本实施例中，所述图像采集系统采集图像的方式为光学成像，相对于激光成像、射线成像，采用光学成像的方式更容易实现，成本更低。

其中，图像采集系统包括一字线摄像头、CCD(电耦合元器件)摄像头、镜头、图形采集卡等硬件，在成型机各机架间，通过一字线激光器在带钢表面透射出一条激光线，布置在激光线斜上方的CCD摄像头和镜头，对带钢表面的激光线进行拍照，通过图像采集卡将该激光线进行数据化处理，并减少失真度，通过该方式激光线形状与带钢实际变形断面误差小于等于0.5mm，将数据化处理后的激光线形状发送至比对系统。

在本实施例中，摄像头是型号为Microvision MV-808H工业相机，镜头是型号为VS-M1024工业连续放大变倍镜头，按需设置在成型机机架后，例如第一机架，可设置两台摄像头与镜头，立辊群设置一台摄像头与镜头等，提高了采集精度，减少失真度；图形采集卡是型号为MV-8002高清图像采集卡。

如图2所示，为本发明实施例中的一种高频焊管成型控制系统另一结构框图，详述如下：

压力反馈系统5，适用于根据压力传感器采集的成型机各机架压力参数，计算所述成型机各机架的轧制压力。

比对系统2，还适用于将接收的所述轧制压力与预设轧制压力进行比对分析，生成轧制压力的比对数据。

调整系统3，还适用于根据所述轧制压力的比对数据计算成型机各机架的辊位调整量，按该辊位调整量调节所述成型机各机架的辊位。

在本实施例中，压力反馈系统5通过压力传感器采集成型机4各机架在焊接时的压力参数，转为所述成型机4各机架的轧制压力，将所述轧制压力与预设轧制压力进行比对分析，生成轧制压力的比对数据(即压力误差值)，根据压力误差值计算成型机各机架所需调整的辊位调整量，按辊位调整量调节所述成型机各机架的辊位。

在本实施例中，所述高频焊管成型控制系统包括计算系统9、初始设定系统8、图像采集系统、压力反馈系统、比对系统和调整系统，其中，各个系统共用一台HMI(HumanMachine Interface，人机界面)、一台工控机以及一套电气系统，所述计算系统9，适用于根据焊接的钢管型号(钢管材质、钢管外径和壁厚参数等)设置预设带钢变形图6与预设轧制压力7。所述初始设定系统8通过成型机上的绝对值编码器和PLC系统，可确定成型机现有辊位参数，根据计算系统9提供的预设带钢变形图6和预设轧制压力7，以现有的辊位参数为基础，按解析公式计算成型机各机架所对应地辊位值，生成调节的辊位调整量，通过PLC系统，驱动成型机调整机构，根据辊位调整量，将成型机各机架的辊位调整到位。

通过图像采集系统采集带钢变形断面，通过压力反馈系统5采集成型机4各机架所对应的轧制压力；比对系统2分别将带钢变形断面与轧制压力和预设带钢变形图、预设轧制压力一一进行比对分析，生成相应的调整量，按照相应的调整量调整对应调整成型机各机架的辊位，形成闭环控制系统，达到智能调节高频焊管机组成型机的目的。本发明将调试时间由原来的1小时降低为15分钟，大大缩短了高频焊管的调试时间；在工艺调试阶段，因调试而产生的废管由56m降低至16m以内，降低了生产成本，提高了成材率。同时，增加了高频焊管机组成型机的智能化程度，极大的降低了其操作人员的工作强度。

如图3所示，为本发明实施例中的一种高频焊管成型控制方法第一实施流程图，详述如下：

步骤S301，采集成型机各机架的带钢变形断面；

步骤S302，将接收的带钢变形断面与预设带钢变形图进行高度、宽度、曲线曲率的比对分析，生成相应地变形图比对数据；

步骤S303，根据所述变形图比对数据计算成型机各机架的调整量，驱动调整机构调整所述成型机各机架的辊位。

在本实施例中，根据所述带钢变形断面与预设带钢变形图的高度比对值(高度误差值)；根据所述带钢变形断面与预设带钢变形图的宽度比对值(宽度误差值)；根据所述带钢变形断面与预设带钢变形图的曲线曲率比对值(曲线曲率误差值)，可以按照比例法、叠加法、对比法、解析法(即，综合解析公式)等方式中任意一种对上述误差值进行中和，中和高度误差值、宽度误差值与曲线曲率误差值，计算成型机辊缝调整量，当辊缝(辊位)调整量低于百分之五时，不调整；当辊缝调整量高于百分之五时，驱动调整机构按照调整量调整成型机各机架的辊位，直到调节到计算辊位为止。

如图4所示，为本发明实施例中的一种高频焊管成型控制方法第二实施流程图，详述如下：

步骤S401，根据压力传感器采集的成型机各机架压力参数，计算所述成型机各机架的轧制压力；

步骤S402，将接收的所述轧制压力与预设轧制压力进行比对分析，生成轧制压力的比对数据；

步骤S403，根据轧制压力的比对数据计算成型机各机架的辊位调整量，按该辊位调整量调节成型机各机架所对应的辊位。

在本实施例中，通过将计算所得的成型机各机架的轧制压力与预设轧制压力进行比对分析，生成轧制压力的比对数据即轧制压力误差值，根据该误差值计算成型机各机架的辊位调整量，按轧制压力调整量精确调节成型机各机架所对应的辊位。当带钢变形断面与预设带钢变形图高度、宽度、曲线曲率进行比对分析时，同时，轧制压力与预设轧制压力进行比对分析时，按照比例法、叠加法、对比法、解析法等方式中任意一种对上述误差值进行中和，中和高度误差值、宽度误差值、轧制压力误差值与曲线曲率误差值，计算成型机辊缝调整量，当辊缝(辊位)调整量低于百分之五时，不调整；当辊缝调整量高于百分之五时，驱动调整机构按照调整量调整成型机各机架的辊位，直到调节到计算辊位为止。

综上所述，本发明通过图像采集系统采集带钢变形断面，通过压力反馈系统采集成型机各机架所对应的轧制压力；比对系统分别将带钢变形断面与轧制压力和预设带钢变形图、预设轧制压力一一进行比对分析，根据比对分析所生成的误差值按解析公式进行中和，生成相应的调整量，按照调整对应调整成型机各机架的辊位，形成闭环控制系统，达到智能调节高频焊机的功率的目的。本发明将调试时间由原来的1小时降低为15分钟，大大缩短了高频焊管机组成型机的调试时间；在工艺调试阶段，因调试而产生的废管由56m降低至16m以内，降低了生产成本，提高了成材率。同时，增加了高频焊管机组成型机的智能化程度，极大的降低了其操作人员的工作强度。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (4)

1.一种高频焊管成型控制系统，其特征在于，包括图像采集系统、比对系统、压力反馈系统与调整系统，

所述图像采集系统，适用于采集成型机各机架的带钢变形断面；

所述压力反馈系统，适用于根据压力传感器采集的成型机各机架压力参数，计算所述成型机各机架的轧制压力；

所述比对系统，适用于将接收的带钢变形断面与预设带钢变形图进行高度、宽度及曲线曲率的比对分析，生成相应地变形比对数据，还适用于将接收的所述轧制压力与预设轧制压力进行比对分析，生成轧制压力的比对数据；

所述调整系统，适用于根据所述变形比对数据计算成型机各机架的调整量，驱动调整机构调整所述成型机各机架的辊位；还适用于根据所述轧制压力的比对数据计算成型机各机架的辊位调整量，按该辊位调整量调节所述成型机各机架的辊位。

2.根据权利要求1所述的高频焊管成型控制系统，其特征在于，所述图像采集系统采集带钢变形断面的方式为光学成像。

3.根据权利要求1所述的高频焊管成型控制系统，其特征在于，还包括计算系统，所述计算系统适用于根据焊接的钢管型号设置预设带钢变形图与预设轧制压力。

4.采用权利要求1～3中任一项所述的高频焊管成型控制系统的方法，其特征在于，包括：

采集成型机各机架的带钢变形断面；

根据压力传感器采集的成型机各机架压力参数，计算所述成型机各机架的轧制压力；

将接收的带钢变形断面与预设带钢变形图进行高度、宽度、曲线曲率的比对分析，生成相应地变形比对数据；

将接收的所述轧制压力与预设轧制压力进行比对分析，生成轧制压力的比对数据；

根据所述变形比对数据计算成型机各机架的调整量，驱动调整机构调整所述成型机各机架的辊位；根据轧制压力的比对数据计算成型机各机架的辊位调整量，按该辊位调整量调节成型机各机架所对应的辊位。