RU101958U1

RU101958U1 - LASEROGRAPHIC CONTROL DEVICE

Info

Publication number: RU101958U1
Application number: RU2010133298/02U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Хоменко; Антон Викторович Курочкин; Владимир Александрович Чирсков
Original assignee: Владимир Иванович Хоменко; Антон Викторович Курочкин; Владимир Александрович Чирсков
Priority date: 2010-08-10
Filing date: 2010-08-10
Publication date: 2011-02-10

Abstract

1. Устройство лазерографического контроля качества подготовки стыков труб к сварке и качества сварных трубопроводов, содержащее лазерный триангуляционный дальномер, модуль управления и персональный компьютер, отличающееся тем, что оно снабжено модулем перемещения, на котором установлена платформа с размещенными на ней лазерным триангуляционным дальномером, блоком ориентации, блоком идентификации, дальномером, датчиком пройденного пути, модулем сбора и подготовки информации, модулем приема/передачи данных, при этом в персональном компьютере за счет использования программного обеспечения установлены модули приема данных, обработки данных, визуализации, записи и хранения данных, воспроизведения данных и модуль управления, причем выходы лазерного триангуляционного дальномера, блока ориентации, блока идентификации, дальномера, датчика пройденного пути подключены к соответствующим входам модуля сбора и подготовки информации, соединенного двухсторонней информационной связью с модулем приема/передачи данных, соединенным двусторонней информационной связью с модулем перемещения, сигнальный выход модуля приема/передачи данных образует сигнальный выход платформы, соединенный с модулем приема данных персонального компьютера, выход модуля передачи команд персонального компьютера соединен с командным входом платформы, образованным командным входом модуля приема/передачи данных, выход модуля приема данных подключен к входу модуля обработки данных персонального компьютера, выход которого подключен к информационному входу модуля воспроизведения данных, выход которого соединен с сигнальным входом мо� 1. Device for laserographic quality control of preparation of pipe joints for welding and the quality of welded pipelines, comprising a laser triangulation range finder, a control module and a personal computer, characterized in that it is equipped with a movement module on which a platform is installed with a laser triangulation range finder, an orientation unit , an identification unit, a range finder, a sensor of the traveled path, a module for collecting and preparing information, a module for receiving / transmitting data, while in a personal com through the use of software, modules for receiving data, processing data, visualizing, recording and storing data, reproducing data and a control module are installed, and the outputs of the laser triangulation range finder, orientation unit, identification unit, range finder, distance sensor are connected to the corresponding inputs of the collection module and preparing information connected by a two-way information connection with a data receiving / transmitting module, connected by a two-way information communication with a module movement, the signal output of the data receiving / transmitting module forms the signal output of the platform connected to the personal computer data receiving module, the output of the personal computer command transmitting module is connected to the command input of the platform formed by the command input of the data receiving / transmitting module, the output of the data receiving module is connected to the input data processing module of a personal computer, the output of which is connected to the information input of the data playback module, the output of which is connected to the signal input of

Description

Устройство относится к области контрольно-измерительной техники, в частности к оборудованию контроля качества подготовки стыков труб к сварке и качества сварных трубопроводов и может быть использовано, например, при строительстве и эксплуатации трубопроводов большого диаметра.The device relates to the field of instrumentation, in particular to equipment for monitoring the quality of preparation of pipe joints for welding and the quality of welded pipelines and can be used, for example, in the construction and operation of large diameter pipelines.

Качество трубопровода в значительной мере определяется качеством сварки стыков труб. Получение качественного сваренного стыка трубопровода невозможно без проведения контроля на этапе подготовки стыкуемых труб под сварку, и проверки качества полученного сварного соединения, а также объективного документирования информации.The quality of the pipeline is largely determined by the quality of welding of pipe joints. Obtaining a high-quality welded pipe joint is impossible without monitoring at the stage of preparation of the joined pipes for welding, and checking the quality of the welded joint, as well as objective documentation of the information.

Контроль внешним осмотром и измерениями предназначен для выявления поверхностных дефектов и несоответствия формы и геометрических размеров усиления сварных швов и смещения кромок установленным требованиям ГОСТов и ТУ на качество сварных соединений по внешнему виду Контроль внешним осмотром и измерениями является обязательной операцией при выполнении сварочных работ и должен проводиться независимо от других неразрушающих методов контроля и всегда предшествовать им. (см, напр. Пособие к СНиП III-18-75 Пособие по методам контроля качества сварных соединений металлических конструкций и трубопроводов, выполняемых в строительстве 1986-07-18 00:00:00).Inspection by external inspection and measurements is intended to detect surface defects and discrepancies in the shape and geometrical dimensions of the reinforcement of welds and edge offsets to the established requirements of GOST and TU on the quality of welded joints in appearance. Inspection by external inspection and measurements is a mandatory operation when performing welding work and should be carried out independently from other non-destructive control methods and always precede them. (see, for example, Handbook for SNiP III-18-75, Handbook on quality control methods for welded joints of metal structures and pipelines performed in construction 1986-07-18 00:00:00).

Контроль качества собранного стыка трубопровода под сварку заключается в анализе величины смещения поверхностей стыкуемых труб и проверке соответствия периметров стыкуемых труб. Контроль качества сваренного стыка трубопровода заключается в анализе высоты усиления и ширины сварного шва и величины смещения поверхностей. Стыки труб совмещают, сваривают на месте (например при помощи автоматического сварочного аппарата), снимают образовавшийся грат (например при стыковой электроконтактной сварке оплавлением), анализируют высоту усиления сварного шва. Затем качественный стык изолируют и полученный участок трубопровода закапывают.Очень важно, чтобы любой дефект сварного шва был быстро выявлен и проанализирован, как в ходе цикла строительства, так и во время эксплуатации трубопровода.Quality control of the assembled joint of the pipeline for welding consists in analyzing the displacement of the surfaces of the joined pipes and checking the correspondence of the perimeters of the joined pipes. Quality control of the welded joint of the pipeline consists in analyzing the height of reinforcement and the width of the weld and the magnitude of the displacement of the surfaces. Joints of pipes are combined, welded in place (for example, using an automatic welding machine), the filler formed is removed (for example, in butt flash welding by flash welding), the height of the weld reinforcement is analyzed. Then the quality joint is isolated and the resulting pipeline section is buried. It is very important that any defect in the weld be quickly identified and analyzed, both during the construction cycle and during the operation of the pipeline.

Известны устройства координатного оптического контроля взаимного положения объектов (см., напр., пат. РФ №1805766, Мкл G05D 3/14 опубл. 1995.04.20) Недостатком этого технического решения является контроль совмещения объектов по отдельным координатам, что не позволяет обеспечить надежный контроль в случае некруглости совмещаемых концов труб.Known devices for coordinate optical control of the relative position of objects (see, for example, Pat. RF No. 1805766, Mcl G05D 3/14 publ. 1995.04.20) The disadvantage of this technical solution is the control of the alignment of objects on separate coordinates, which does not allow reliable control in the case of non-circularity of the combined ends of the pipes.

Наиболее близким к предложенному техническому решению является, по мнению заявителя, устройство 3D сканирования «Штрих 1» фирмы «РИФТЕК» (http://riftek.com), предназначенное для получения объемной компьютерной модели путем бесконтактного сканирования изделий. Это устройство содержит лазерный триангуляционный датчик, подключенный к блоку управления, соединенным с PCI-платой управления и персональным компьютером. Датчик устанавливают на шпиндель станка. Для перемещения датчика над изделием используют систему ЧПУ станка, а персональный компьютер использует программное обеспечение «Ashera».Closest to the proposed technical solution is, according to the applicant, a 3D scanning device "Barcode 1" of the company "RIFTEK" (http://riftek.com), designed to obtain a three-dimensional computer model by contactless scanning of products. This device contains a laser triangulation sensor connected to a control unit connected to a PCI control board and a personal computer. The sensor is mounted on the spindle of the machine. To move the sensor over the product, the machine’s CNC system is used, and the personal computer uses Ashera software.

Недостатком этого устройства является невозможность использования его для контроля точного совмещения стыков труб торцов смежных отрезков трубопровода, что необходимо осуществить перед началом процесса сварки для обеспечения качественной сварки и проверить качество полученного сварного соединения после завершения процесса сварки стыка (отсутствие непроваров, облоя и т.п.), а также объективно документировать полученную информацию.The disadvantage of this device is the inability to use it to control the exact alignment of the pipe joints of the ends of adjacent sections of the pipeline, which must be done before starting the welding process to ensure high-quality welding and to check the quality of the welded joint after completion of the joint welding process (no lack of penetration, flashing, etc. ), as well as objectively document the information received.

Целью предложения является создание устройства для контроля сварного соединения трубопровода на всех этапах его изготовления, т.е. контроль точного совмещения стыков труб торцов смежных отрезков трубопровода перед началом процесса сварки и соответствия периметра стыкуемых труб, контроль выполненного сварного соединения, т.е. оценка качества полученного сварного соединения после завершения процесса сварки стыка (отсутствие непроваров, облоя и т.п.) и объективно документирующего полученную информацию с точной привязкой информации к конкретному месту сварного соединения.The aim of the proposal is to create a device for controlling the welded joint of the pipeline at all stages of its manufacture, i.e. control of the exact alignment of pipe joints of the ends of adjacent sections of the pipeline before the start of the welding process and the correspondence of the perimeter of the joined pipes, control of the welded joint, i.e. assessment of the quality of the welded joint after completion of the weld joint process (lack of lack of penetration, flashing, etc.) and objectively documenting the received information with precise binding of information to a specific place of the welded joint.

С этой целью предлагается устройство лазерографического контроля качества подготовки стыков труб к сварке и качества сварных трубопроводов, содержащее лазерный триангуляционный дальномер, модуль управления, персональный компьютер и модуль перемещения, на котором установлена платформа с размещенными на ней лазерным триангуляционным дальномером, блоком ориентации, блоком идентификации, дальномером, датчиком пройденного пути, модулем сбора и подготовки информации, модулем приема/передачи данных, при этом в персональном компьютере за счет использования программного обеспечения установлены модули приема данных, обработки данных, визуализации, записи и хранения данных, воспроизведения данных и модуль управления, причем выходы лазерного триангуляционного дальномера, блока ориентации, блока идентификации, дальномера, датчика пройденного пути подключены к соответствующим входам модуля сбора и подготовки информации, соединенного двухсторонней информационной связью с модулем приема/передачи данных, соединенным двусторонней информационной связью с модулем перемещения, сигнальный выход модуля приема/передачи данных образует сигнальный выход платформы, соединенный с модулем приема данных персонального компьютера, выход модуля передачи команд персонального компьютера соединен с командным входом платформы, образованным командным входом модуля приема/передачи данных, выход модуля приема данных подключен к входу модуля обработки данных персонального компьютера, выход которого подключен к информационному входу модуля воспроизведения данных, выход которого соединен с сигнальным входом модуля визуализации, модуль воспроизведения данных соединен двухсторонними связями соответственно с модулями управления и записи и хранения данных. В предлагаемом устройств модули обработки данных, визуализации, воспроизведения данных и управления персонального компьютера могут быть реализованы программным обеспечением, модуль перемещения выполнен самоходным и снабжен удерживающими магнитами. Модуль перемещения может быть установлен с возможностью перемещения на кольцевых разъемных направляющих, а блок ориентации выполнен в виде гироскопа или в виде датчика уровня. Датчик пройденного пути может быть выполнен в виде по крайней мере одного выносного ролика, установленного на платформе с возможностью обкатывания контролируемой поверхности и снабженного преобразователем угол/код, а блок идентификации выполнен в виде ридера меток. Устройство может содержать дальномер, выполненный, например, лазерным, выход которого подключен к соответствующему входу модуля сбора и подготовки информации.For this purpose, a device is proposed for laserographic quality control of the preparation of pipe joints for welding and the quality of welded pipelines, comprising a laser triangulation range finder, a control module, a personal computer and a movement module on which a platform is installed with a laser triangulation range finder, an orientation unit, an identification unit, a range finder, a sensor of the traveled path, a module for collecting and preparing information, a module for receiving / transmitting data, while in a personal computer In order to use the software, modules for receiving data, processing data, visualizing, recording and storing data, reproducing data and a control module are installed, and the outputs of the laser triangulation range finder, orientation unit, identification unit, range finder, distance sensor are connected to the corresponding inputs of the collection and preparation module information connected by two-way information communication with a data reception / transmission module, connected by two-way information communication with a movement module , the signal output of the data receiving / transmitting module forms the signal output of the platform connected to the personal computer data receiving module, the output of the personal computer command transmitting module is connected to the command input of the platform formed by the command input of the data receiving / transmitting module, the output of the data receiving module is connected to the input of the module data processing of a personal computer, the output of which is connected to the information input of the data playback module, the output of which is connected to the signal input of the visual module nation, the data playback module is connected by two-way communications with the control and recording and data storage modules, respectively. In the proposed device, the modules for data processing, visualization, data reproduction and control of a personal computer can be implemented with software, the moving module is self-propelled and equipped with holding magnets. The movement module can be installed with the possibility of movement on the annular split guides, and the orientation unit is made in the form of a gyroscope or in the form of a level sensor. The sensor of the distance traveled can be made in the form of at least one remote roller mounted on the platform with the possibility of rolling in the controlled surface and equipped with an angle / code converter, and the identification unit is made in the form of a label reader. The device may include a range finder, made, for example, by a laser, the output of which is connected to the corresponding input of the module for collecting and preparing information.

Сущность предложения поясняется чертежами, на которых представлен пример реализации предложения. Этот пример ни в коей мере не ограничивает любые другие варианты выполнения различных функциональных узлов предлагаемого устройства.The essence of the proposal is illustrated by drawings, which show an example of the implementation of the proposal. This example does not in any way limit any other embodiments of various functional units of the proposed device.

Проведенные патентные исследования не выявили идентичных и сходных технических решений. Предлагаемое устройство лазерографического контроля качества подготовки стыков труб к сварке и качества сварных трубопроводов может быть изготовлено в промышленных масштабах и пригодно для использования в строительстве трубопроводов (например газопроводов), в том числе магистральных.Conducted patent research did not reveal identical and similar technical solutions. The proposed device for laserographic quality control of the preparation of pipe joints for welding and the quality of welded pipelines can be manufactured on an industrial scale and is suitable for use in the construction of pipelines (for example gas pipelines), including main pipelines.

Заявителем были проведены успешные макетные испытания заявляемого устройства лазерографического контроля качества подготовки стыков труб к сварке и качества сварных трубопроводов. Совокупность существенных признаков заявляемого устройства не следует явным образом из изученного уровня техники, имеет существенные отличия от рассмотренных аналогов. Поэтому заявитель считает, что заявляемое устройство лазерографического контроля геометрических параметров сварных соединений трубопроводов соответствует критерию «новизна» и имеет изобретательский уровень.The applicant conducted successful mock tests of the claimed device for laserographic quality control of the preparation of pipe joints for welding and the quality of welded pipelines. The set of essential features of the claimed device does not follow explicitly from the studied prior art, has significant differences from the considered analogues. Therefore, the applicant believes that the claimed device for laserographic control of the geometric parameters of the welded joints of the pipelines meets the criterion of "novelty" and has an inventive step.

На фиг.1 представлен пример выполнения функциональной схемы устройства, на фиг.2 представлена функциональная схема считывающей головки лазерного триангуляционного дальномера.Figure 1 presents an example of a functional diagram of the device, figure 2 presents a functional diagram of the read head of a laser triangulation range finder.

Устройство содержит лазерный триангуляционный дальномер 1, модуль 2 управления, размещенный в персональном компьютере 3, модуль 4 перемещения, на котором установлена платформа 5, на которой размещены лазерный триангуляционный дальномер 1, блок 6 ориентации, блок 7 идентификации, лазерный дальномер 8, датчик 9 пройденного пути, модуль 10 сбора и подготовки информации, модуль 11 приема/передачи данных, блок 12 питания, а персональный компьютер 3 содержит модуль 13 приема данных, модуль 14 обработки данных, модуль 15 визуализации, модуль 16 воспроизведения данных, модуль 17 передачи команд, модуль 18 записи и хранения данных и модуль 2 управления, выходы лазерного триангуляционного дальномера 1, блока 7 идентификации, лазерного дальномера 8, датчика 9 пройденного пути подключены к соответствующим входам модуля 10 сбора и подготовки информации, соединенного двухсторонней информационной связью с модулем 11 приема/передачи данных, соединенным двусторонней информационной связью с модулем 4 перемещения, сигнальный выход модуля 11 приема/передачи данных образует сигнальный выход платформы 5, соединенный с модулем 13 приема данных персонального компьютера 3, выход модуля 17 передачи команд персонального компьютера 3 соединен с командным входом платформы, 5, образованным командным входом модуля 11 приема/передачи данных, выход модуля 13 приема данных подключен ко входу модуля 14 обработки данных персонального компьютера 3, выход модуля 14 обработки данных подключен к информационному входу модуля 16 воспроизведения данных, выход которого соединен с сигнальным входом модуля 15 визуализации, модуль 16 воспроизведения данных соединен также двухсторонними связями соответственно с модулем 2 управления и модулем 18 записи и хранения данных. На схеме показаны кольцевые разъемные направляющие 19, на которых установлен с возможностью перемещения модуль 4 перемещения и устанавливаемый в модуле 18 информационный носитель 20. Блок питания персонального компьютера 3 на схеме не показан.The device comprises a laser triangulation range finder 1, a control module 2 located in a personal computer 3, a movement module 4 on which a platform 5 is mounted on which the laser triangulation range finder 1 is located, an orientation unit 6, an identification unit 7, a laser range finder 8, a sensor 9 passed the way, the module 10 for collecting and preparing information, the module 11 receiving / transmitting data, the power supply unit 12, and the personal computer 3 contains a module 13 for receiving data, a data processing module 14, a visualization module 15, a module 16 is reproduced data I, command transmission module 17, data recording and storage module 18 and control module 2, outputs of the laser triangulation range finder 1, identification unit 7, laser range finder 8, sensor 9 of the distance traveled are connected to the corresponding inputs of the information collection and preparation module 10, connected on a two-way information communication with the module 11 receiving / transmitting data connected by two-way information communication with the module 4 moving, the signal output of the module 11 receiving / transmitting data forms a signal output of the platform 5, connected connected to the personal computer 3 data receiving module 13, the output of the personal computer 3 command transmitting module 17 is connected to the command input of the platform 5, formed by the command input of the data receiving / transmitting module 11, the output of the data receiving module 13 is connected to the input of the personal computer data processing module 14 3, the output of the data processing module 14 is connected to the information input of the data reproducing module 16, the output of which is connected to the signal input of the visualization module 15, the data reproducing module 16 is also connected external communications, respectively, with the control module 2 and the data recording and storage module 18. The diagram shows detachable annular guides 19 on which the moving module 4 and the information carrier 20 installed in the module 18 are mounted with the ability to move. The power supply unit of the personal computer 3 is not shown in the diagram.

Лазерный триангуляционный дальномер 1 (фиг.2) содержит полупроводниковый лазер 21, выходной объектив 22, собирающий объектив 23, двумерную CMOS-матрицу 24, сигнальный процессор 25. Позицией 26 обозначен участок сканируемого сварного шва, позицией 27 - спроектированное на него излучение сканирующего лазера 21 Плоскость сканирования обозначена индексами Х и Z.The laser triangulation range finder 1 (Fig. 2) contains a semiconductor laser 21, an output lens 22, a collecting lens 23, a two-dimensional CMOS matrix 24, a signal processor 25. Position 26 denotes the portion of the weld being scanned, position 27 designates the radiation of the scanning laser 21 The scanning plane is indicated by the indices X and Z.

Устройство работает следующим образом:The device operates as follows:

Установленный на платформе 5 блок 12 питания, который может быть, например, автономным, обеспечивает работу всех функциональных элементов устройства, расположенных на платформе 5. Функциональные элементы персонального компьютера 3 получают питание от не показанного на функциональной схеме источника.Installed on the platform 5, the power supply unit 12, which may be, for example, autonomous, ensures the operation of all functional elements of the device located on the platform 5. The functional elements of the personal computer 3 receive power from a source not shown in the functional diagram.

Следует заметить, что, так как мощность, потребляемая лазерным триангуляционным дальномером 1 (полупроводниковым лазером 21, двумерной CMOS-матрицей 24 и сигнальным процессором 25) и персональным компьютером 3, выполненными на современной электронной базе, незначительна, устройство обеспечивает работу в автономном режиме в течение всего рабочего дня без дозарядки аккумуляторных источников питания.It should be noted that, since the power consumed by the laser triangulation range finder 1 (semiconductor laser 21, two-dimensional CMOS matrix 24 and the signal processor 25) and personal computer 3, made on a modern electronic base, is insignificant, the device provides autonomous operation for all working day without recharging battery packs.

На собранный стык с внешней стороны на одной из труб устанавливают направляющие 19, (выполненные, например, из полуколец) для перемещения модуля 4 перемещения с платформой 5, на которой установлены соответствующие функциональные элементы устройства, по периметру соединяемых труб. Направляющие 19 устанавливают на первую трубу (со стороны плети) по направлению движения строительства для того, чтобы 3d-модель можно было программно разделить на 2 части (2 трубы размечают разным цветом). Это облегчает возможность последующего обнаружения дефекта по документам «как построено». В случае исполнения модуля 4 в виде самоходной тележки ее устанавливают на стык и включают удерживающие магниты. При любом выполнении модуля 4 перемещения необходимо обеспечить перемещение его вдоль контролируемого стыка.On the assembled joint from the outside on one of the pipes, guides 19 are installed (made, for example, from half rings) to move the moving module 4 with a platform 5 on which the corresponding functional elements of the device are installed around the perimeter of the pipes being connected. Guides 19 are installed on the first pipe (on the side of the scourge) in the direction of the construction movement so that the 3d model can be programmatically divided into 2 parts (2 pipes are marked with different colors). This facilitates the possibility of subsequent detection of a defect in documents “as built”. In the case of the execution of module 4 in the form of a self-propelled trolley, it is mounted on the joint and holding magnets are turned on. With any execution of the module 4 movement it is necessary to ensure its movement along the controlled joint.

Блок 6 ориентации может быть выполнен в виде гироскопа, что предпочтительнее при использовании устройства в автоматическом режиме. В этом случае при достижении заданной точки траектории движения модуля 4 перемещения (например, верхней точки стыка) блок 6 ориентации формирует импульс, являющийся репером для считываемого изображения. При ориентации в ручном режиме блок 6 ориентации может быть выполнен в виде пузырькового уровня, который позволяет визуально контролировать положение воздушного пузырька. В этом случае, когда модуль 4 перемещения выводит платформу 5 в верхнюю точку трубы, оператор вручную задает реперный импульс. Это будет нулевая (начальная) точка сканирования, которая в 3d-модели отмечается, например, цветом.The orientation unit 6 can be made in the form of a gyroscope, which is preferable when using the device in automatic mode. In this case, upon reaching a predetermined point of the trajectory of the module 4 movement (for example, the top point of the junction), the orientation unit 6 generates a pulse, which is a benchmark for the read image. When orientation in manual mode, the orientation unit 6 can be made in the form of a bubble level, which allows you to visually control the position of the air bubble. In this case, when the movement module 4 brings the platform 5 to the upper point of the pipe, the operator manually sets the reference impulse. This will be the zero (initial) point of scanning, which is marked, for example, in the 3d model.

Модуль 4 перемещения перемещают с постоянной скоростью по направляющим 19 по периметру контролируемого стыка труб. Блок 7 ориентации, выполненный в виде ридера электронных меток, автоматически считывает при движении модуля 4 перемещения номер контролируемого стыка. В случае, если автоматическое считывание не произошло или не предусмотрено, оператор установки с помощью ручного ридера считывает информацию о стыке. Если это также не получилось, оператор вручную вводит номер стыка в 3d-модель.The movement module 4 is moved at a constant speed along the guides 19 around the perimeter of the controlled pipe joint. The orientation unit 7, made in the form of an electronic tag reader, automatically reads out the number of the controlled joint when the movement module 4 moves. In the event that automatic reading has not occurred or is not provided, the installation operator reads information about the interface using a manual reader. If this also does not work out, the operator manually enters the joint number in the 3d model.

Излучение полупроводникового лазера 21 формируется выходным объективом 22 в виде проецируемой на объект 26 линии 27. Рассеянное на объекте 26 излучение объективом 23 собирается на двумерной CMOS-матрице 24. Полученное изображение контура объекта анализируется сигнальным процессором 25, который рассчитывает расстояние до объекта - участка 26 сканируемого сварного шва - (координата Z) для каждой из множества точек вдоль лазерной линии 27 на объекте (координата X). Таким образом, лазерный трангуляционный дальномер 1 передает координаты точек поверхности стыка в системе координат XOZ.The radiation from the semiconductor laser 21 is generated by the output lens 22 in the form of a line 27 projected onto the object 26. The radiation scattered from the object 26 by the lens 23 is collected on a two-dimensional CMOS matrix 24. The resulting image of the object’s contour is analyzed by the signal processor 25, which calculates the distance to the object — the portion 26 of the scanned weld - (coordinate Z) for each of the many points along the laser line 27 on the object (coordinate X). Thus, the laser transduction range finder 1 transmits the coordinates of the points of the interface at the XOZ coordinate system.

Одновременно работают два датчика 8 лазерных дальномера, расположенные симметрично с двух сторон на определенном расстоянии от стыка (они определяют расстояние до каждой из труб и строят базовые точки-привязки для корректной прорисовки 3d-модели). Информация с датчиков 8 передается на персональный компьютер 3. Модуль 4 перемещения с платформой 5 делает полный оборот по периметру стыка и возвращается в начальное положение.At the same time, two sensors 8 of the laser range finders work, located symmetrically on both sides at a certain distance from the joint (they determine the distance to each of the pipes and build base snap points for the correct rendering of the 3d model). Information from the sensors 8 is transmitted to a personal computer 3. The movement module 4 with the platform 5 makes a complete revolution around the perimeter of the joint and returns to its initial position.

В случае исполнения устройства без лазерного дальномера 8 его функции выполняет лазерный триангуляционный дальномер 1, при соответствующем изменении программы сигнального процессора 25.In the case of a device without a laser range finder 8, its functions are performed by a laser triangulation range finder 1, with a corresponding change in the program of the signal processor 25.

Процесс сканирования происходит в прямом режиме: 3d-модель одновременно с работой установленного на платформе 5 лазерного триангуляционного дальномера 1 по периметру стыка прорисовывается при помощи модулей 2, 13-16 персонального компьютера 3. После того как устройство просканировало полный оборот (проход), в программе получается полная компьютерная 3d-модель поверхности стыка труб (с цветным разделением 2-х труб и начальной точки), которую можно вращать в любом направлении, а также совмещать по реперным точкам с другими моделями, получаемыми за другой проход или с эталлоными моделями стыка. Программно (или визуально) определяют величины отклонений больше допустимых в центровке труб (места отмечаются цветом), а также определяют периметр труб программно на 3d-модели или при помощи датчика 9 пройденного пути, который «прокатывает» пройденное расстояние на каждой из труб вплотную к кромке труб, не заступая при этом на зону сканирования.The scanning process takes place in direct mode: the 3D model simultaneously with the operation of the laser triangulation range finder 1 installed on the platform 5 along the perimeter of the junction is drawn using modules 2, 13-16 of a personal computer 3. After the device has scanned a complete revolution (passage), in the program it turns out a complete computer 3d-model of the pipe junction surface (with color separation of 2 pipes and the starting point), which can be rotated in any direction, as well as combined on the reference points with other models obtained and the other passageway or joint etallonymi models. Programmatically (or visually) they determine deviations greater than the allowable ones in the centering of the pipes (the places are marked with color), and also determine the perimeter of the pipes programmatically on a 3d model or using the sensor 9 of the distance traveled, which “rolls” the distance traveled on each pipe close to the edge pipes without stepping on the scan zone.

Определение местоположения дефекта на объекте может происходить в автоматизированном режиме: отмечая точку на 3d-модели - модуль 4 перемещается в необходимое местоположение и лазерный луч со сканирующего лазерного триангуляционного дальномера 1 отмечает выбранную точку на объекте. В неавтоматизированном режиме, зная ориентацию 3d-модели, масштаб и начальную точку, возможно отмерить расстояние до необходимого места.Determining the location of a defect at the object can occur in an automated mode: marking a point on the 3d model - module 4 moves to the desired location and the laser beam from the scanning laser triangulation range finder 1 marks the selected point on the object. In the non-automated mode, knowing the orientation of the 3d model, the scale and the starting point, it is possible to measure the distance to the desired location.

После завершения работы оборудования (получения необходимого результата) устройство демонтируют в порядке, обратном установке.After the equipment is completed (obtaining the desired result), the device is dismantled in the reverse order of installation.

На объемных пространственных моделях контролируемого стыкового соединения, полученных на каждом этапе контроля, вычисляют координаты точек поверхностей, на этапе подготовки стыкового соединения под сварку контролируют величину взаимного смещения поверхностей стыкуемых труб, протяженность смещения и соответствие периметров, после сварки контролируют высоту усиления, ширину сварного шва, величину смещения поверхностей и ее протяженность, после снятия грата контролируют высоты усиления сварного шва в каждой точке по всему периметру. Фиксация пространственных реперных точек, общих для всех этапов контроля, обеспечивает совместное исследование совмещенных по реперным точкам объемных компьютерных моделей для принятия более точного окончательного решения о годности стыка по результатам контроля.On three-dimensional spatial models of the controlled butt joint obtained at each stage of control, the coordinates of the surface points are calculated, at the stage of preparing the butt joint for welding, the mutual displacement of the surfaces of the joined pipes, the length of the displacement and the correspondence of the perimeters are controlled, after welding, the reinforcement height, the width of the weld are controlled, the magnitude of the displacement of the surfaces and its length, after removing the burr, control the height of the weld at each point along the entire perimeter. The fixation of spatial reference points common to all stages of control provides a joint study of volumetric computer models combined with reference points to make a more accurate final decision on the suitability of a joint according to the results of control.

Объемные компьютерные модели и записанная программа поступают на устанавливаемый в модуле 18 машиночитаемый информационный носитель 20 и сохраняются. Это позволяет как угодно долго сохранять и вносить эту информацию в различные глобальные информационные системы и банки данных, например - электронные банки данных «как сварено», «как построено».Three-dimensional computer models and the recorded program are supplied to a machine-readable information medium 20 installed in the module 18 and stored. This allows you to save and enter this information into various global information systems and data banks for as long as you like, for example, electronic data banks “as welded”, “as built”.

Claims

1. Device for laserographic quality control of preparation of pipe joints for welding and the quality of welded pipelines, comprising a laser triangulation range finder, a control module and a personal computer, characterized in that it is equipped with a movement module on which a platform is installed with a laser triangulation range finder, an orientation unit , an identification unit, a range finder, a sensor of the traveled path, a module for collecting and preparing information, a module for receiving / transmitting data, while in a personal com through the use of software, modules for receiving data, processing data, visualizing, recording and storing data, reproducing data and a control module are installed, and the outputs of the laser triangulation range finder, orientation unit, identification unit, range finder, distance sensor are connected to the corresponding inputs of the collection module and preparing information connected by a two-way information connection with a data receiving / transmitting module, connected by a two-way information communication with a module movement, the signal output of the data receiving / transmitting module forms the signal output of the platform connected to the personal computer data receiving module, the output of the personal computer command transmitting module is connected to the command input of the platform formed by the command input of the data receiving / transmitting module, the output of the data receiving module is connected to the input data processing module of a personal computer, the output of which is connected to the information input of the data playback module, the output of which is connected to the modal signal input For visualization, the data playback module is connected by two-way communications, respectively, with the control and recording and data storage modules.

2. The device according to claim 1, characterized in that the displacement module is self-propelled and equipped with holding magnets.

3. The device according to claim 1, characterized in that it is equipped with annular split guides on which the moving module is mounted with the possibility of movement.

4. The device according to claim 1, characterized in that the orientation unit is made in the form of a gyroscope.

5. The device according to claim 1, characterized in that the orientation unit is made in the form of a level sensor.

6. The device according to claim 1, characterized in that the sensor of the traveled path is made in the form of at least one remote roller mounted on the platform with the possibility of rolling in a controlled surface and equipped with an angle / code converter.

7. The device according to claim 1, characterized in that the identification unit is made in the form of a reader of labels.

8. The device according to claim 1, characterized in that the range finder is laser.