CN115609423A - 一种直缝焊管管端焊缝打磨方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，该直缝焊管管端焊缝打磨方法包括以下步骤：利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对外焊缝进行粗磨；利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对外焊缝进行精磨；利用直缝焊管管端焊缝打磨系统对内焊缝进行粗磨；利用直缝焊管管端焊缝打磨系统对内焊缝进行精磨。本发明还公开了一种直缝焊管管端焊缝打磨装置，该直缝焊管管端焊缝打磨方法及系统一方面可以提高打磨精度，另一方面，不用人工测量和人工修补，实现了装备的智能化和生产的无人化。

Description

一种直缝焊管管端焊缝打磨方法及系统

技术领域

本发明涉及智能修磨技术领域，更具体地，涉及一种直缝焊管管端焊缝打磨方法及系统。

背景技术

为便于管线工程现场焊接施工，根据管线管标准和用户技术规范，焊管需要对每根焊管管端的一定长度范围内的内、外焊缝进行修磨，修磨质量要求较高，母材与焊缝之间光滑过渡，余高修磨误差要求控制在±0.1mm范围内，传统的修磨方式是两端分别配置内、外焊缝修磨机各一台，共4台，采用机器粗磨和砂轮机手动修磨相结合的方式，这种生产方式对人的依赖性强、生产质量不稳定、生产效率比较低、工作环境差，在智慧制造和无人自动化的大背景下，成套智能装备的研发呼之欲出，新装备可以实现焊缝自动定位、焊缝轮廓自动检测、焊缝自动打磨和焊缝质量自动判定于一体，自动化和智能化程度高，具备完全无人化的条件，其中自动打磨是非常关键的技术之一，内、外焊缝的打磨轨迹的方法将直接影响打磨质量和打磨效率。

现有技术中，研究打磨设备的文献有很多，但对焊缝的打磨方法如何设计均未见详细报道，现有技术中公开了部分文献，例如：“一种焊缝打磨机(CN200810112878.9)”、“管坯焊缝打磨机(CN201010241405.6)”、“焊缝余高打磨方法及工装(CN201110347616.2)”、“一种内焊缝打磨小车(CN201310055025.7)”、“一种内焊缝打磨小车(CN201310055025.7)”、“激光焊缝打磨的智能打磨系统CN201710113357.4”等，这些文献均从打磨工装、打磨系统与控制的角度介绍打磨设备，但均未公开焊缝打磨方法与打磨轨迹设计方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种直缝焊管管端焊缝打磨方法及系统，解决现有技术中机器粗磨和砂轮机手动修磨对人的依赖性强、生产质量不稳定、生产效率低、工作环境差的技术问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

依据本发明的一个方面，提供一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，包括以下步骤：

S1.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对外焊缝进行粗磨；

S2.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对外焊缝进行精磨；

S3.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对内焊缝进行粗磨；

S4.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对内焊缝进行精磨。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述步骤S1和所述步骤S2中对外焊缝的打磨方向为砂带、焊缝与打磨轨迹三者平行，所述打磨参数包括进给速度、砂带线速度、砂带粒度和粗磨单道次进给量，其中，所述进给速度为30-50mm/s、所述砂带线速度20-40m/s、所述砂带粒度36#，粗磨单道次进给量的设定范围为0.5-0.9mm。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述S1包括以下具体步骤：

S11.根据激光线扫仪获取的外焊缝的轮廓形貌，提取外焊缝中心点的最大高度H和外焊缝宽度方向中心线，根据激光线扫仪获取的外焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管外圆圆度并找出圆心位置；

S12.以外焊缝宽度方向的中心点为切点，垂直于钢管圆面法线方向的面为切面，沿焊缝长度方向匀速前进进行余材切除；

S13.打磨头沿焊缝长度方向根据粗磨参数进行往返打磨，打磨总道次数N依据焊缝初始高度、目标余高和单道次进给量计算获得。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述S13中的粗磨参数包括打磨总道次数N，其计算公式如下：

N＝int((H-h)/w)

其中，H为外焊缝中心点的最大高度，h为打磨后余高目标值，w为单道次打磨进给量。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述S13中的粗磨参数还包括中心点剩余余高h_剩余，其计算公式如下：

h_剩余＝H-N*w

其中，h＜h_剩余＜w。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述步骤S2中对外焊缝进行精磨的基准包括三个点：第一个点是外焊缝中心点，切除面为该点法线的切面，切除深度为h_剩余-h；第二和第三个点是外焊缝中点左右两侧距离外焊缝边部的八分之一处，切除面为该点法线的切面，切除深度为h_剩余-h，三个点均一个道次完成。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述步骤S3和所述S4中内焊缝中打磨磨头方向旋转九十度，砂带长度方向与内焊缝的长度方向垂直，焊缝长度方向采用步进式间歇性进给，单次步进长度小于砂带宽度，所述打磨参数包括进给速度、砂带线速度、砂带粒度和粗磨单道次进给量，其中，所述进给速度为30-50mm/s、所述砂带线速度20-40m/s、所述砂带粒度36#，粗磨单道次进给量的设定范围为0.5-0.9mm。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述步骤S3包括以下步骤：

S31.根据激光线扫仪获取内焊缝轮廓形貌，提取内焊缝中心点最大高度H和内焊缝宽度方向中心线；根据激光线扫仪获取的内焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管内圆圆度轨迹和圆心；

S32.对内焊缝周向粗磨轨迹；

S33对内焊缝高度方向粗磨；

S34.对内焊缝长度方向粗磨，得到内焊缝粗磨后剩余余高h_剩余。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述S32中粗磨内焊缝时，沿焊缝宽度方向找到三个基准点：第一个基准点是内焊缝宽度中心点，第二基准点和第三个基准点是内焊缝宽度两侧的边界点，所述三个基准点形成一个圆，所述圆的圆心与所述步骤S31中的所述拟合出钢管内圆的圆心重合，圆线为打磨头沿周向的打磨路线轨迹。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述S33中对内焊缝高度方向粗磨中打磨头沿周向同一轨迹线往返打磨N次，粗磨道次数N的计算公式如下：

N＝int((H-h)/w)

其中，H为内焊缝中心点原始高度，h为打磨后目标余高，w为单道次打磨进给量；

所述S34中沿内焊缝长度方向粗磨，采用步进式打磨策略，砂带宽度为B，前后两步重叠量为b，每个步进长度为B-b，在每个步进范围内沿焊缝宽度方向沿着钢管内圆轴向打磨轨迹往返打磨N个道次；内焊缝粗磨后剩余余高h_剩余公式如下

h_剩余＝H-N*w，

其中，h＜h_剩余＜w。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述步骤S4对内焊缝进行精磨包括以下步骤：

S41.对内焊缝周向精磨；

S42.对内焊缝高度方向精磨；

S43.对内焊缝长度方向精磨。

依据本发明上述方面的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其中所述步骤S41中内焊缝周向精磨的打磨轨迹与所述步骤中S32内焊缝周向粗磨轨迹相同；所述步骤S42中粗磨后，内焊缝剩余余高为h_剩余＝H-N*w，精磨进给量为h_剩余-h，一个道次完成；沿内焊缝长度方向上，采用步进式打磨策略，砂带宽度为B，前后两步重叠量为b，每个步进长度为B-b，在每个步进范围内沿焊缝宽度方向沿着钢管内圆轴向打磨轨迹往返打磨一个道次。

依据本发明的另一个方面，提供一种直缝焊管管端焊缝打磨系统，包括机器人机械臂组件，分别设置在所述机器人机械臂组件上的激光线扫仪、砂带打磨头组件，设置在所述机器人机械臂组件底部的钢管以及设置在所述钢管上的焊缝；

所述砂带打磨头组件包括接触轮、驱动轮、张紧轮和砂带，所述接触轮、所述驱动轮和所述张紧轮组成三点式结构且通过砂带连接，所述砂带的宽度大于所述焊缝的宽度；

所述直缝焊管管端焊缝打磨系统执行如权利要求1-12之一所述的直缝焊管管端焊缝打磨方法。

采用上述技术方案，本发明具有以下优点：

本发明提供一种直缝焊管管端焊缝打磨方法及系统，直缝焊管管端焊缝打磨方法即打磨轨迹设计方法，直缝焊管管端焊缝打磨系统主要是硬件组件，该直缝焊管管端焊缝打磨方法及系统可以实现焊缝自动定位、焊缝轮廓自动检测、焊缝自动打磨和焊缝质量自动判定于一体，一方面可以提高打磨质量和打磨效率；另一方面，不用人工测量和人工修补，实现了装备的智能化和生产的无人化。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1是本发明硬件组件的结构示意图；

图2是本发明外焊缝粗磨的示意图；

图3是本发明外焊缝精磨切点示意图；

图4是本发明内焊缝周向粗磨示意图；

图5是本发明内焊缝长度方向粗磨示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明的技术方案进行具体说明，在具体实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的说明书、权利要求及附图，本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。

图1示出了本发明硬件组件的结构示意图；本发明提供一种直缝焊管管端焊缝打磨系统，包括硬件组件如图1所示，硬件组件包括机器人机械臂组件1，分别安装在机器人机械臂组件1上的激光线扫仪2、砂带打磨头组件3，固定安装机器人机械臂组件1底部的钢管4以及设置在所述钢管上的焊缝5。

其中：激光线扫仪2和砂带打磨头组件3安装在机器人机械臂组件1上，并有固定的位置关系。机器人机械臂组件1可以拖动激光线扫仪2和砂带打磨头组件3运动。激光线扫仪2用于对内外焊缝粗磨前和粗磨后焊缝轮廓形貌进行扫描获得焊缝形貌尺寸和焊缝中心位置，并以此为依据规划打磨路径并实施打磨过程。激光线扫仪2同时用于焊缝周边母材形貌检测并拟合出钢管圆度获取钢管中心点。砂带打磨头组件3用于对焊缝进行打磨，可以随机器人机械臂组件1六自由度运动。

砂带打磨头组件3包括接触轮、驱动轮、张紧轮和砂带，接触轮、驱动轮、张紧轮组成三点式结构且通过砂带连接，设计时砂带的宽度要大于焊缝5的宽度，砂带可实现焊缝的大切削量的材料去除，单道次的去除量受机器人机械臂组件1的承载力、砂带的目数、磨料、工件硬度以及对切削效率的要求等因素影响，一般钢管焊缝打磨单道次切削量可设计为0.1-0.9mm为宜。

受打磨头外观尺寸、打磨进给方向和不同规格钢管工作空间的限制，为了最大程度地提高系统精度和工作效率，内、外焊缝打磨分开设计，且内、外焊缝的打磨均分为粗磨和精磨两个阶段。打磨设计主要包括打磨轨迹、进给量、进给速度、砂带粒度和砂带线速度。本发明采用分别对内、外焊缝的进行粗磨和精磨，具体包括以下步骤：

一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，包括以下步骤：

S1.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对外焊缝进行粗磨；

S2.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对外焊缝进行精磨；

S3.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统对内焊缝进行粗磨；

S4.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统对内焊缝进行精磨。

步骤S1为外焊缝的打磨的粗磨过程，步骤S2是外焊缝的打磨的精磨过程，打磨方向为：砂带、焊缝与打磨轨迹三者平行，打磨参数包括进给速度、砂带线速度、砂带粒度和粗磨单道次进给量。进给速度是指打磨头沿焊缝长度方向移动速度，进给速度设计为30-50mm/s、砂带线速度20-40m/s、砂带粒度36#，粗磨单道次进给量设定范围为0.5-0.9mm。

图2示出了本发明外焊缝粗磨的示意图，外焊缝的粗磨S1包括以下具体步骤：

S11.根据激光线扫仪获取的外焊缝的轮廓形貌，提取外焊缝中心点的最大高度H和外焊缝宽度方向中心线，根据激光线扫仪获取的外焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管外圆圆度并找出圆心位置；

S12.以外焊缝宽度方向的中心点为切点，垂直于钢管圆面法线方向的面为切面，沿焊缝长度方向匀速前进进行余材切除；

S13.打磨头沿焊缝长度方向根据粗磨参数进行往返打磨，打磨总道次数N依据焊缝初始高度、目标余高和单道次进给量计算获得。假设打磨后余高目标值为h，单道次打磨进给量设定为w，则粗磨道次数为(H-h)/w取整，即粗磨道次数N＝int((H-h)/w)。

如图2所示，6表示第一个道次粗磨，7表示第二道次粗磨，8表示第三道次粗磨，打磨头沿焊缝长度方向往返打磨，打磨总道次数N依据焊缝初始高度、目标余高、单道次进给量计算获得，9表示目标余高h，10表示外焊缝中心点的最大高度H。

粗磨后，外焊缝宽度方向的中心点剩余余高为h_剩余＝H-N*w，该值大于目标余高h，小于单道次进给量w。

外焊缝的粗磨是通过大进给量实现材料的快速去除。根据激光线扫仪2获取的焊缝轮廓形貌，提取外焊缝中心点最大高度H和外焊缝宽度方向中心线，根据激光线扫仪2获取的外焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管外圆圆度并找出圆心位置。粗磨时以外焊缝宽度方向的中心点为切点，垂直于钢管圆面法线方向的面为切面，沿焊缝长度方向匀速前进进行余材切除。假设打磨后余高目标值为h，单道次打磨进给量设定为w，则粗磨道次数为(H-h)/w取整，即粗磨道次数N＝int((H-h)/w)。

图3示出了本发明外焊缝精磨切点示意图；在外焊缝精磨阶段，步骤S2主要有两方面任务：一方面要实现剩余余材的切除，另一方面要保证焊缝边部与母材的圆滑过渡。因此，沿焊缝宽度方向精磨基准包括三个点具体如图3所示：第一个点是外焊缝中心点11，切除面为该点法线的切面，切除深度为h_剩余-h；第二和第三个点12是外焊缝中点左右两侧距离外焊缝边部的八分之一处，切除面为该点法线的切面，切除深度为h_剩余-h，由于精磨阶段焊缝余材切除量不是很大，因此，三个点均一个道次即可完成。

步骤S3对内焊缝粗磨和步骤S4对内焊缝的精磨，与外焊缝打磨相比，内焊缝的打磨磨头方向旋转90度，砂带长度方向与焊缝的长度方向垂直，焊缝长度方向采用步进式间歇性进给，单次步进长度小于砂带宽度，砂带线速度20-40m/s、砂带粒度36#，粗磨单道次进给量即切削深度为0.5-0.9mm。

图4是本发明内焊缝周向粗磨示意图，图5示出了本发明内焊缝长度方向粗磨示意图。

步骤S3对内焊缝粗磨是通过大进给量实现材料的快速去除。具体包括以下步骤：

S31.根据激光线扫仪2获取内焊缝轮廓形貌，提取内焊缝中心点最大高度H和内焊缝宽度方向中心线；根据激光线扫仪2获取的内焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管内圆圆度轨迹和圆心；

S32.对内焊缝周向粗磨轨迹；S32中粗磨内焊缝时，沿焊缝宽度方向找到三个基准点：第一个基准点是内焊缝宽度中心点，第二基准点和第三个基准点是内焊缝宽度两侧的边界点，所述三个基准点形成一个圆，所述圆的圆心与所述步骤S31中的所述拟合出钢管内圆的圆心重合，圆线为打磨头沿周向的打磨路线轨迹具体如图4所示。图4中，13表示内焊缝内圆，14表示打磨轨迹圆，与内焊缝内圆同心，15表示三个基准点，16表示圆心。

S33对内焊缝高度方向粗磨；S33中，假设内焊缝中心点原始高度为H，打磨后目标余高为h，单道次打磨进给量设定为w，则粗磨阶段粗磨道次数为(H-h)/w取整，即粗磨道次数N＝int((H-h)/w)，即打磨头沿周向同一轨迹线往返打磨N次。

S34.对内焊缝长度方向粗磨，得到内焊缝粗磨后剩余余高h_剩余。S34中，沿内焊缝长度方向上，采用步进式打磨，如图5所示，在图5中，17表示内焊缝，B表示砂带宽度，b表示前后两个步进重叠量，每个步进长度为B-b。在每个步进范围内沿焊缝宽度方向沿着钢管内圆轴向打磨轨迹往返打磨N个道次。

粗磨后，内焊缝剩余余高为h_剩余＝H-N*w，该值大于目标余高h，小于单道次进给量w。

步骤S4对内焊缝进行精磨具体包括以下步骤：

S41.对内焊缝周向精磨；步骤S41中内焊缝周向精磨的打磨轨迹与步骤S32内焊缝周向粗磨轨迹相同；

S42.对内焊缝高度方向精磨；粗磨后，内焊缝剩余余高为h_剩余＝H-N*w。精磨进给量为h_剩余-h，一个道次完成。

S43.对内焊缝长度方向精磨。步骤S43中沿内焊缝长度方向上，采用步进式打磨，具体如图5所示，砂带宽度为B，前后两步重叠量为b，每个步进长度为B-b，在每个步进范围内沿焊缝宽度方向沿着钢管内圆轴向打磨轨迹往返打磨1个道次。

在一个具体的实施例中，以外焊缝的打磨为例，外焊缝的打磨分粗磨和精磨两个过程，打磨方向为：砂带、焊缝与打磨轨迹三者平行，进给速度设计为40mm/s、砂带线速度30m/s、砂带粒度36#，粗磨单道次进给量设定范围为0.7mm。外焊缝的粗磨根据激光线扫仪2获取的焊缝轮廓形貌，提取外焊缝中心点原始最大高度H＝4mm和外焊缝宽度方向中心线。根据激光线扫仪2获取的外焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管外圆圆度并找出圆心位置。粗磨时以外焊缝宽度方向的中心点为切点，垂直于钢管圆面法线方向的面为切面进行余材切除，沿焊缝长度方向以40mm/s的进给速度匀速前进。假设打磨后余高目标值为h＝0.1mm，单道次打磨进给量设定为0.7，则粗磨阶段粗磨道次数为(H-h)/w取整，即粗磨道次数N＝5。粗磨后，外焊缝中心点剩余余高为h_剩余＝H-N*w＝0.5mm，该值大于目标余高0.1mm。

外焊缝的精磨阶段，沿焊缝宽度方向精磨基准有三个点：第一个点是外焊缝中心点，切除面为该点法线的切面；第二和第三个点是外焊缝中点左右两侧距离焊缝边部1/8处，切除面为该点法线的切面。进给量为h剩余-h＝0.4mm，一个道次完成外焊缝的精磨。

在另一个具体的实施例中，以内焊缝的打磨为例，内焊缝的打磨分粗磨和精磨两个过程，打磨方向：砂带长度方向与焊缝的长度方向垂直，焊缝长度方向采用步进式间歇性进给，砂带宽度为50mm，单次步进长度40mm，砂带线速度30m/s、砂带粒度36#，粗磨单道次进给量设定为0.6mm。

内焊缝的粗磨过程根据激光线扫仪2获取的内焊缝轮廓形貌，提取内焊缝中心点最大高度H＝4和内焊缝宽度方向中心线；根据激光线扫仪2获取的内焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管内圆圆度轨迹和圆心。

内焊缝周向粗磨轨迹：粗磨内焊缝时，沿焊缝宽度方向先找三个基准点：第一个基准点是内焊缝宽度中心点，第二基准点和第三个基准点分别是内焊缝宽度边界点，这三个点拟合成一个圆，该圆与拟合的钢管内径圆同心，该圆即为打磨头沿周向的打磨路线轨迹。

内焊缝高度方向打磨：内焊缝中心点原始高度为H＝4mm，打磨后目标余高为h＝0.1mm，单道次打磨进给量设定为w＝0.6mm，则粗磨阶段粗磨道次数为(H-h)/w取整，即粗磨道次数N＝6，即打磨头沿周向同一轨迹线往返打磨6次。

内焊缝长度方向打磨策略：沿内焊缝长度方向上，采用步进式打磨策略，砂带宽度为B＝50mm，前后两步重叠量为b＝10mm，每个步长为40mm。在每个步进范围内沿焊缝宽度方向沿着钢管内圆轴向打磨轨迹往返打磨6个道次。粗磨后，内焊缝剩余余高为h剩余＝H-N*w＝0.4mm，该值大于目标余高h＝0.1mm。

内焊缝的精磨，内焊缝周向打磨轨迹中精磨轨迹与粗磨轨迹相同。内焊缝高度方向打磨：粗磨后，内焊缝剩余余高为h_剩余＝0.4mm。精磨进给量为h_剩余-h＝0.3mm，一个道次完成。

内焊缝长度方向打磨：沿内焊缝长度方向上，采用步进式打磨，砂带宽度为B＝50mm，前后两步重叠量为b＝10mm，每个步进长度为B-b＝40mm。在每个步进范围内沿焊缝宽度方向沿着钢管内圆轴向打磨轨迹往返打磨1个道次。

最后，需要指出的是，虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，在不脱离本发明构思的前提下还可以作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (13)

1.一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对外焊缝进行粗磨；

S2.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对外焊缝进行精磨；

S3.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对内焊缝进行粗磨；

S4.利用直缝焊管管端焊缝打磨系统依据打磨参数对内焊缝进行精磨。

2.如权利要求1所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述步骤S1和所述步骤S2中对外焊缝的打磨方向为砂带、焊缝与打磨轨迹三者平行，所述打磨参数包括进给速度、砂带线速度、砂带粒度和粗磨单道次进给量，其中，所述进给速度为30-50mm/s、所述砂带线速度20-40m/s、所述砂带粒度36#，粗磨单道次进给量的设定范围为0.5-0.9mm。

3.如权利要求1所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述S1包括以下具体步骤：

S11.根据激光线扫仪获取的外焊缝的轮廓形貌，提取外焊缝中心点的最大高度H和外焊缝宽度方向中心线，根据激光线扫仪获取的外焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管外圆圆度并找出圆心位置；

S12.以外焊缝宽度方向的中心点为切点，垂直于钢管圆面法线方向的面为切面，沿焊缝长度方向匀速前进进行余材切除；

S13.打磨头沿焊缝长度方向根据粗磨参数进行往返打磨，打磨总道次数N依据焊缝初始高度、目标余高和单道次进给量计算获得。

4.如权利要求3所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述S13中的粗磨参数包括打磨总道次数N，其计算公式如下：

N＝int((H-h)/w)

其中，H为外焊缝中心点的最大高度，h为打磨后余高目标值，w为单道次打磨进给量。

5.如权利要求3所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述S13中的粗磨参数还包括中心点剩余余高h_剩余，其计算公式如下：

h_剩余＝H-N*w

其中，h＜h_剩余＜w。

6.如权利要求1所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述步骤S2中对外焊缝进行精磨的基准包括三个点：第一个点是外焊缝中心点，切除面为该点法线的切面，切除深度为h_剩余-h；第二和第三个点是外焊缝中点左右两侧距离外焊缝边部的八分之一处，切除面为该点法线的切面，切除深度为h_剩余-h，三个点均一个道次完成。

7.如权利要求1所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述步骤S3和所述S4中内焊缝中打磨磨头方向旋转九十度，砂带长度方向与内焊缝的长度方向垂直，焊缝长度方向采用步进式间歇性进给，单次步进长度小于砂带宽度，所述打磨参数包括进给速度、砂带线速度、砂带粒度和粗磨单道次进给量，其中，所述进给速度为30-50mm/s、所述砂带线速度20-40m/s、所述砂带粒度36#，粗磨单道次进给量的设定范围为0.5-0.9mm。

8.如权利要求7所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：

S31.根据激光线扫仪获取内焊缝轮廓形貌，提取内焊缝中心点最大高度H和内焊缝宽度方向中心线；根据激光线扫仪获取的内焊缝周边母材轮廓形貌，拟合出钢管内圆圆度轨迹和圆心；

S32.对内焊缝周向粗磨轨迹；

S33对内焊缝高度方向粗磨；

S34.对内焊缝长度方向粗磨，得到内焊缝粗磨后剩余余高h_剩余。

9.如权利要求8所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述S32中粗磨内焊缝时，沿焊缝宽度方向找到三个基准点：第一个基准点是内焊缝宽度中心点，第二基准点和第三个基准点是内焊缝宽度两侧的边界点，所述三个基准点形成一个圆，所述圆的圆心与所述步骤S31中的所述拟合出钢管内圆的圆心重合，圆线为打磨头沿周向的打磨路线轨迹。

10.如权利要求8所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述S33中对内焊缝高度方向粗磨中打磨头沿周向同一轨迹线往返打磨N次，粗磨道次数N的计算公式如下：

N＝int((H-h)/w)

其中，H为内焊缝中心点原始高度，h为打磨后目标余高，w为单道次打磨进给量；

所述S34中沿内焊缝长度方向粗磨，采用步进式打磨策略，砂带宽度为B，前后两步重叠量为b，每个步进长度为B-b，在每个步进范围内沿焊缝宽度方向沿着钢管内圆轴向打磨轨迹往返打磨N个道次；内焊缝粗磨后剩余余高h_剩余公式如下

h_剩余＝H-N*w，

其中，h＜h_剩余＜w。

11.如权利要求10所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，所述步骤S4对内焊缝进行精磨包括以下步骤：

S41.对内焊缝周向精磨；

S42.对内焊缝高度方向精磨；

S43.对内焊缝长度方向精磨。

12.如权利要求11所述的一种直缝焊管管端焊缝打磨方法，其特征在于，

所述步骤S41中内焊缝周向精磨的打磨轨迹与所述步骤中S32内焊缝周向粗磨轨迹相同；

所述步骤S42中粗磨后，内焊缝剩余余高为h_剩余＝H-N*w，精磨进给量为h_剩余-h，一个道次完成；沿内焊缝长度方向上，采用步进式打磨策略，砂带宽度为B，前后两步重叠量为b，每个步进长度为B-b，在每个步进范围内沿焊缝宽度方向沿着钢管内圆轴向打磨轨迹往返打磨一个道次。

13.一种直缝焊管管端焊缝打磨系统，其特征在于，包括机器人机械臂组件，分别设置在所述机器人机械臂组件上的激光线扫仪、砂带打磨头组件，设置在所述机器人机械臂组件底部的钢管以及设置在所述钢管上的焊缝，

所述砂带打磨头组件包括接触轮、驱动轮、张紧轮和砂带，所述接触轮、所述驱动轮和所述张紧轮组成三点式结构且通过砂带连接，所述砂带的宽度大于所述焊缝的宽度，

所述直缝焊管管端焊缝打磨系统执行如权利要求1-12之一所述的直缝焊管管端焊缝打磨方法。

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