CN110116146B - 一种高频焊管智能穿带方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高频焊管智能穿带方法，所述方法包括如下方法步骤：直缝焊管成型机架由十几个机架组成，其中前七个机架为初成型阶段，并且在之后有四个架立辊，通过调整前十一个机架辊位实现直缝焊管成型，在机架之间布置相机采集穿带过程的钢带变形断面轮廓线，通过图像处理比较目标轮廓线与采集的钢带变形断面轮廓线，计算辊位调整量，在检测后分别进行机架的辊位调整，使高频焊管机组成型机的调试时间缩小，因调试产生废管大大减少，提高了成材率。

Description

一种高频焊管智能穿带方法

技术领域

本发明涉及管材轧制技术领域，特别涉及一种高频焊管智能穿带方法。

背景技术

管材作为轧制行业的重要产品之一，其生产质量直接反应了一个国家的经济发展水平。高频焊管机组(即高频焊管机组成型机，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。高频焊管机组成型机具有生产成本低，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。其产品品种有流体及一般结构用管、专业用管、特殊用途焊管等。

然而，各焊管生产厂在产品规格变换时，调试过程中产生的废管长度存在差异。该长度大小主要取决于操作人员的经验、技术水平。大部分操作人员根据钢带闭口时的形态，判断成型的合理性，每次调整次数较多，所用时间较长，产生废管较多。

因此为了解决现有技术中的问题，需要一种高频焊管智能穿带方法，来缩短调试时间，调高成材率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高频焊管智能穿带方法，所述智能穿带方法包括如下方法步骤：

1)智能检测装置布置：

直缝焊管成型机架至少包括十一个机架，其中前七个机架为初成型阶段，并且在之后有四个架立辊，通过调整前十一个机架辊位实现直缝焊管成型，其中，在第二机架和第三机架之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第一相机，第三机架和第四机架之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第二相机，第四机架和第五机架之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第三相机，第九机架和第十机架之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第四相机，智能检测装置布置位置并不唯一，可根据生产需求调整。所述第一相机、第二相机、第三相机和第四相机分别连接图像处理系统，

所述第一相机、第二相机、第三相机和第四相机用于采集穿带过程的钢带变形断面轮廓线，

所述图像处理系统，用于比较目标轮廓线与采集的钢带变形断面轮廓线，计算辊位调整量；

2)各个机架辊缝打开，将钢带送入第一机架于第二机架之间，设定初始参数，调整每一机架水平辊X方向的位置和立棍Y方向的位置，钢带重新送入第一机架，钢带走至第二机架与第三机架的之间，第一相机采集钢带轮廓线，若钢带的轮廓线没有达到第一目标轮廓线，将钢带回退至第一机架与第二机架初始位置之间，重新调整第一机架和第二机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓；

3)钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓，钢带送入第三机架轧制，停留于第三机架与第四机架之间，第二相机采集钢带轮廓线，若钢带的轮廓线没有达到第二目标轮廓线，将钢带回退至第二机架与第三机架之间，重新调整第三机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓；

钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓，钢带送入第四机架轧制，停留于第四机架与第五机架之间，第三相机采集钢带轮廓线，若钢带的轮廓线没有达到第三目标轮廓线，将钢带回退至第三机架与第四机架之间，重新调整第四机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓；

钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓，钢带送入第九机架轧制，停留于第九机架与第十机架之间第四相机采集钢带轮廓线，若钢带的轮廓线没有达到第四目标轮廓线，将钢带回退至第四机架与第五机架之间，重新调整之间机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓；

4)当钢带达到所述目标轮廓线，钢带送入精成型阶段，完成钢管穿带。

在一个较佳的实施例中，所述步骤2)和所述步骤3)中的目标轮廓线通过有限元拟合的方式得到。

在一个较佳的实施例中，机架的辊位按照如下方法调整：

相机采集钢带轮廓线f，图像处理系统调用目标轮廓线f₂，计算相机采集钢带轮廓线f与目标轮廓线的水平偏差；

设定步长为水平偏差的1/5，逐步调整立棍，直至水平偏差小于设定的某一阈值。

在一个较佳的实施例中，机架的辊位按照如下方法调整：

相机采集钢带轮廓线f₁，发送至图像处理系，通过入下方法计算任一点位置的曲率：

遍历相机采集钢带轮廓线f₁的各个点的曲率，选取曲率较大的一个或数个点；

图像处理系统调用目标轮廓线f₂，比较选取的点与目标轮廓线对应点的偏差，得到机架辊位的调整量。

本发明提供的一种高频焊管智能穿带方法，使高频焊管机组成型机的调试时间缩小，因调试产生废管大大减少，提高了成材率。

应当理解，前述大体的描述和后续详尽的描述均为示例性说明和解释，并不应当用作对本发明所要求保护内容的限制。

附图说明

参考随附的附图，本发明更多的目的、功能和优点将通过本发明实施方式的如下描述得以阐明，其中：

图1是本发明智能检测装置的布置示意图。

图2是本发明一个实施例中第一检测阶段钢带调整示意图。

图3是本发明一个实施例中第一检测阶段辊位的调整示意图。

图4是本发明一个实施例中第二检测阶段钢带调整示意图。

图5是本发明一个实施例中检测位置辊位的调整示意图。

图6是本发明一个实施例中第三检测阶段钢带调整示意图。

图7是本发明一个实施例中第四检测阶段钢带调整示意图。

具体实施方式

通过参考示范性实施例，本发明的目的和功能以及用于实现这些目的和功能的方法将得以阐明。然而，本发明并不受限于以下所公开的示范性实施例；可以通过不同形式来对其加以实现。说明书的实质仅仅是帮助相关领域技术人员综合理解本发明的具体细节。在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在附图中，相同的附图标记代表相同或类似的部件，或者相同或类似的步骤。下面通过具体的实施例对本发明提供的一种高频焊管智能穿带方法进行详细的阐释。

为了解决现有技术中高频焊管轧制成型阶段，调试过程中产生的废管长度多，调试时间长的问题，根据本发明的实施例一种高频焊管智能穿带方法包括如下方法步骤：

步骤一，智能检测装置布置，如图1所示本发明智能检测装置的布置示意图，钢管成型机架包括用于钢带弯边的第一机架100和第二机架200，以及用于调整辊缝的第三机架300和第四机架400，直缝焊管成型机架由十几个机架组成，其中前七个机架为初成型阶段，并且在之后有四个架立辊，通过调整前十一个机架辊位实现直缝焊管成型。其中，在第二机架200和第三机架300之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第一相机601(601’)，第三机架300和第四机架400之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第二相机701(701’)，在第四机架400和第五机架500之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第三相机801(801’)，在第九机架900和第十机架1000之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第四相机901(901’)，第一相机、第二相机、第三相机和第四相机分别连接图像处理系统。

第一相机、第二相机、第三相机和第四相机用于采集穿带过程的钢带变形断面轮廓线，图像处理系统，用于比较目标轮廓线与采集的钢带变形断面轮廓线，计算辊位调整量。

穿带轧制过程中，钢带经过多个机架多道工序轧制后形成开口圆管，后经焊接后形成焊管。本实施例中，第一机架100包括用于一道轧制工序的第一水平辊101和第一立棍102；第二机架200包括用于一道轧制工序的第二水平辊201和第二立棍202；第三机架300包括用于一道轧制工序的第三水平辊301和第三立棍302；第四机架400包括用于一道轧制工序的第四水平辊401和第一立棍402；第五机架500包括用于一道轧制工序的第五立棍501；第六机架600包括用于一道轧制工序的第五立棍601；第七机架700包括用于一道轧制工序的第一水平辊701和第一立棍702；第八机架800包括用于一道轧制工序的第一立棍801；第九机架900包括用于一道轧制工序的第一立棍901；第十机架1000包括用于一道轧制工序的第一立棍1001；第十一机架1100包括用于一道轧制工序的第一立棍1101。应当理解，上述每一机架的一道轧制工序是示例性的，在一些实施例中，每一机架并不限于一道轧制工序，本领域技术人员可以根据钢带的材料性能、钢管的要求选择多道轧制工序，例如第一、第二机架选择W机架，具体情形本发明不做具体限定。

步骤二，如图2所示本发明一个实施例中第一检测阶段钢带调整示意图，各个机架辊缝打开，即第一机架100将水平辊和立棍打开，设定初始参数，调整每一机架水平辊X方向的位置和立棍Y方向的位置，钢带送入第一机架100，钢带走至第二机架200与第三机架300的之间(图2中的a位置)，第一相机601(601’)采集钢带轮廓线。将采集的轮廓线数据送至图像处理系统，经过图像处理系统通过采集的轮廓线与第一目标轮廓线进行比较，判断采集的轮廓线是否实现目标状态的弯曲形态。若钢带的轮廓线没有达到第一目标轮廓线，将钢带回退至第一机架100与第二机架200之间(图2中的b位置)，重新调整第二机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓。

根据本发明的实施例，第一目标轮廓线针对不同材料的钢带，钢管的不同要求通过有限元仿真拟合的方式得到。有限元仿真计算，通过计算机建模分析钢带变形规律，拟合出第一目标轮廓线，具体的曲线的拟合，本领域技术人员根据实际生产情形进行拟合。

根据本发明的实施例，第二机架200的辊位按照如下方法调整：

为了清晰简要的说明本发明的发明内容，由于每一道轧制过程中，在水平辊两侧具有对称的立棍，实施例中以钢带变形轮廓线的一半为例进行说明。如图3所示本发明一个实施例中第一检测阶段辊位的调整示意图，第一相机601(601’)采集钢带轮廓线f(图3中的曲线l)，图像处理系统调用第二目标轮廓线f₂(图3中的曲线m)，计算第一相机601(601’)采集钢带轮廓线f与第二目标轮廓线的水平偏差Δx。

调整过程中，第二水平管201不进行调整，设定步长为水平偏差Δx的1/5，逐步沿水平放线调整第二立棍202，直至水平偏差小于设定的某一阈值。

在弯曲轧制阶段，对应弯曲变形区，立辊与水平辊越近，则弯矩越大，曲率也就越大。在变形区长度满足要求的情况下(变形区长度大于分配的变形区长度)，仅调整立辊的X方向位置(水平辊缝)可以实现轮廓的弯曲状态调整。

步骤三、如图4所示本发明一个实施例中第二检测阶段钢带调整示意图，钢带变形断面轮廓线达到步骤二中的第一目标轮廓，钢带送入第三机架300轧制，钢带500走至第三机架300与第四机架400之间(图4中的a’位置)，第二相机701(701’)采集钢带500轮廓线。将采集的轮廓线数据送至图像处理系统，经过图像处理系统通过采集的轮廓线与第二目标轮廓线进行比较，判断采集的轮廓线是否实现目标状态的弯曲形态。若钢带的轮廓线没有达到第二目标轮廓线，将钢带回退至第二机架200与第三机架300之间(图4中的a位置)，重新调整第三机架300第三水平辊301和第三立棍302的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓。

根据本发明的实施例，第二目标轮廓线针对不同材料的钢带，钢管的不同要求通过有限元仿真拟合的方式得到。有限元仿真计算，通过计算机建模分析钢带变形规律，拟合出第二目标轮廓线，具体的曲线的拟合，本领域技术人员根据实际生产情形进行拟合。

根据本发明的实施例，第三机架也可以采用上述步骤二中第二机架200辊位调整的方法进行调整。本实施例中第三机架300的辊位也可以按照如下方法调整：

如图5所示本发明一个实施例中检测位置辊位的调整示意图，第二相机701(701’)采集钢带轮廓线f₁(图5中的曲线L)，发送至图像处理系，通过入下方法计算任一点位置的曲率：

遍历第二相机采集钢带轮廓线f₁的各个点的曲率，选取曲率较大的一个或数个点。

图像处理系统调用第二目标轮廓线f₂(图5中的曲线M)，比较选取的点与第二目标轮廓线对应点的偏差Δs，得到第三机架辊位的调整量。

通过调整第三机架300第三水平辊的垂直方向(Y方向)和第三机架300第三立棍的的水平方向(X方向)，实现采集的轮廓线达到第二目标轮廓线的弯曲状态。

应当理解，在后续的第四机架至第十一机架辊位的调整，可以按照上述方法进行调整，也可以按照步骤二中的方法进行调整，下文中将不再赘述。

步骤四、如图6所示本发明一个实施例中第三检测阶段钢带调整示意图，钢带变形断面轮廓线达到第二目标轮廓，钢带送入第四机架400轧制，钢带走至第四机架400与第五机架500之间(图6中的c位置)，第三相机801(801’)采集钢带轮廓线。将采集的轮廓线数据送至图像处理系统，经过图像处理系统通过采集的轮廓线与第三目标轮廓线进行比较，判断采集的轮廓线是否实现目标状态的弯曲形态。若钢带的轮廓线没有达到第三目标轮廓线，将钢带回退至第三机架300与第四机架400之间(图4中的a’位置)，重新调整第四机架400第三水平辊401和第三立棍402的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓。

根据本发明的实施例，第三目标轮廓线针对不同材料的钢带，钢管的不同要求通过有限元仿真拟合的方式得到。有限元仿真计算，通过计算机建模分析钢带变形规律，拟合出第三目标轮廓线，具体的曲线的拟合，本领域技术人员根据实际生产情形进行拟合。

如图7所示图7是本发明一个实施例中第四检测阶段钢带调整示意图，钢带变形断面轮廓线达到第三目标轮廓，钢带送入第八机架800轧制，钢带走至第八机架800与第九机架900之间(图7中的d位置)，第四相机901(901’)采集钢带轮廓线。将采集的轮廓线数据送至图像处理系统，经过图像处理系统通过采集的轮廓线与第四目标轮廓线进行比较，判断采集的轮廓线是否实现目标状态的弯曲形态。若钢带的轮廓线没有达到第四目标轮廓线，将钢带回退至第四机架400与第五机架500之间(图7中的c位置)，重新调整之间机架辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到目标轮廓。

根据本发明的实施例，第四目标轮廓线针对不同材料的钢带，钢管的不同要求通过有限元仿真拟合的方式得到。有限元仿真计算，通过计算机建模分析钢带变形规律，拟合出第三目标轮廓线、第四目标轮廓线，具体的曲线的拟合，本领域技术人员根据实际生产情形进行拟合。

本发明提供的一种高频焊管智能穿带方法，在每阶段的调整均可以在3次以内，将钢带的实际变形截面调整到目标曲线，缩短了高频焊管机组成型机的穿带时间。

本发明提供的一种高频焊管智能穿带方法，将带钢头部退回到辊缝位置，调整好辊位，重新穿带。钢带断面变化过程为由欠弯曲状态慢慢调整到合适弯曲状态，保证不出现过弯曲现象。

本发明提供的一种高频焊管智能穿带方法，钢带断面轮廓达到目标值后，相对应机架辊位参数调整到位，然后进行下一个机架的穿带过程辊位调整，确保了各个机架辊位参数调整到位。

本发明提供的一种高频焊管智能穿带方法，穿带过程调整方式不需要考虑后一机架对前一机架变形的影响，穿带过程分步进行，依次进行对比调整，使辊位达到合理位置。

本发明提供的一种高频焊管智能穿带方法，高频焊管机组更换产品规格时，调试废管长度能够控制在6m以内，调型时间由现在的4小时降低到1小时，生产效率提高10％，调整精度由现有的0.2mm提高到0.1mm。减少操作工数目，生产线工人减少到原有的一半。

本发明提供了一种高频焊管智能穿带方法，将变形断面轮廓与预设最优带钢变形图进行比较，根据在线调整策略，通过对曲率的计算，生成成型机相应机架所对应的调整量，成型机相应机架进行辊位调整，实现辊位最佳位置的自动设定，形成闭环控制系统，达到智能调整的目的。

本发明提供了一种高频焊管智能穿带方法，大大缩短了高频焊管机组成型机的穿带时间和穿带成本，提高了其作业效率，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。

结合这里披露的本发明的说明和实践，本发明的其他实施例对于本领域技术人员都是易于想到和理解的。说明和实施例仅被认为是示例性的，本发明的真正范围和主旨均由权利要求所限定。

Claims (3)

1.一种高频焊管智能穿带方法，其特征在于，所述智能穿带方法包括如下方法步骤：

1)智能检测装置布置：

直缝焊管成型机架包括至少十一个机架，其中前七个机架为初成型阶段，并且在之后有四个机架立辊，通过调整十一个机架辊位实现直缝焊管成型，其中，在第二机架和第三机架之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第一相机，第三机架和第四机架之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第二相机，第四机架和第五机架之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第三相机，第九机架和第十机架之间布置一采集钢带变形断面轮廓的第四相机，所述第一相机、第二相机、第三相机和第四相机分别连接图像处理系统，

所述第一相机、第二相机、第三相机和第四相机用于采集穿带过程的钢带变形断面轮廓线，

所述图像处理系统，用于比较目标轮廓线与采集的钢带变形断面轮廓线，计算辊位调整量；

2)各个机架辊缝打开，将钢带送入第一机架与第二机架之间，设定初始参数，调整每一机架水平辊X方向的位置和立辊Y方向的位置，钢带重新送入第一机架，钢带走至第二机架与第三机架的之间，第一相机采集钢带变形断面轮廓线，若钢带变形断面轮廓线没有达到第一目标轮廓线，将钢带回退至第一机架与第二机架之间，重新调整第二机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到第一目标轮廓线；

3)钢带变形断面轮廓线达到第一目标轮廓线，钢带送入第三机架轧制，停留于第三机架与第四机架之间，第二相机采集钢带变形断面轮廓线，若钢带变形断面轮廓线没有达到第二目标轮廓线，将钢带回退至第二机架与第三机架之间，重新调整第三机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到第二目标轮廓线；

钢带变形断面轮廓线达到第二目标轮廓线，钢带送入第四机架轧制，停留于第四机架与第五机架之间，第三相机采集钢带变形断面轮廓线，若钢带变形断面轮廓线没有达到第三目标轮廓线，将钢带回退至第三机架与第四机架之间，重新调整第四机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到第三目标轮廓线；钢带变形断面轮廓线达到第三目标轮廓线，钢带送入第九机架轧制，停留于第九机架与第十机架之间第四相机采集钢带变形断面轮廓线，若钢带变形断面轮廓线没有达到第四目标轮廓线，将钢带回退至第四机架与第五机架之间，重新调整第五机架至第九机架的辊位，再次进行轧制，直至钢带变形断面轮廓线达到第四目标轮廓线；

其中，

第三机架至第九机架的辊位按照如下方法调整：

相机采集钢带变形断面轮廓线f₁，发送至图像处理系统，通过如下方法计算任一点位置的曲率：

遍历相机采集钢带变形断面轮廓线f₁的各个点的曲率，选取曲率较大的一个或数个点；

图像处理系统调用目标轮廓线f₂，比较选取的点与目标轮廓线对应点的偏差，得到机架辊位的调整量；

4)当钢带达到所述第四目标轮廓线，钢带送入精成型阶段，完成钢管穿带。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤2)和所述步骤3)中的目标轮廓线通过有限元拟合与生产经验的方式得到。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，第二机架的辊位按照如下方法调整：

相机采集钢带变形断面轮廓线f₁，图像处理系统调用目标轮廓线f₂，计算相机采集的钢带变形断面轮廓线f₁与目标轮廓线的水平偏差；

设定步长为水平偏差的1/5，逐步调整立辊，直至水平偏差小于设定的某一阈值。

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