RU2644617C2 - Mobile scanner for determining of quality of weld surface - Google Patents
Mobile scanner for determining of quality of weld surface Download PDFInfo
- Publication number
- RU2644617C2 RU2644617C2 RU2016125509A RU2016125509A RU2644617C2 RU 2644617 C2 RU2644617 C2 RU 2644617C2 RU 2016125509 A RU2016125509 A RU 2016125509A RU 2016125509 A RU2016125509 A RU 2016125509A RU 2644617 C2 RU2644617 C2 RU 2644617C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- weld
- unit
- shape
- quality
- values
- Prior art date
Links
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 20
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000012800 visualization Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims abstract description 6
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 11
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 10
- 238000003466 welding Methods 0.000 abstract description 20
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 abstract description 17
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 6
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 4
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000011158 quantitative evaluation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 8
- 238000012797 qualification Methods 0.000 description 6
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 description 5
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 4
- 230000002787 reinforcement Effects 0.000 description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 102220504526 Dolichyl-diphosphooligosaccharide-protein glycosyltransferase subunit 4_V23K_mutation Human genes 0.000 description 2
- 238000005094 computer simulation Methods 0.000 description 2
- 230000004313 glare Effects 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000013500 data storage Methods 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 238000001303 quality assessment method Methods 0.000 description 1
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 1
- 238000012216 screening Methods 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
- G01B11/30—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring roughness or irregularity of surfaces
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области сварки и может быть использовано при проведении измерительного контроля качества и моделирования разрушения сварных швов, получаемых наплавкой пайкой или любым известным способом сварки, в процессе образования которых присутствует жидкая фаза материала шва, кристаллизующаяся в поле сил тяжести, а также при оценке квалификации сварщиков, при определении качества сварочных материалов и сварочного оборудования.The invention relates to the field of welding and can be used in measuring quality control and modeling the destruction of welds obtained by welding or by any known welding method, during the formation of which there is a liquid phase of the weld material that crystallizes in the field of gravity, as well as in the assessment of qualifications welders, in determining the quality of welding materials and welding equipment.
Известно «Устройство лазерографического контроля», описанное в патенте РФ на полезную модель №101958, МПК В23К 9/095, опубл. 10.02.2011 г. В указанном изобретении устройство лазерографического контроля качества подготовки стыков труб к сварке и качества сварных трубопроводов содержит лазерный триангуляционный дальномер, модуль управления и персональный компьютер. 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 модуля визуализации, модуль воспроизведения данных соединен двухсторонними связями соответственно с модулями управления и записи и хранения данных.Known "Device of laserographic control" described in the patent of the Russian Federation for utility model No. 101958, IPC
Кроме того, в этом устройстве модуль перемещения может быть выполнен самоходным и снабжен удерживающими магнитами.In addition, in this device, the displacement module can be self-propelled and equipped with holding magnets.
Устройство работает следующим образом: на собранный стык с внешней стороны на одной из труб устанавливают направляющие, выполненные, например, из полуколец для перемещения модуля перемещения с платформой, на которой установлены соответствующие функциональные элементы устройства, по периметру соединяемых труб. Направляющие 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 в виде самоходной тележки ее устанавливают на стык и включают удерживающие магниты. При любом выполнении модуля перемещения необходимо обеспечить перемещение его вдоль контролируемого стыка.The device operates as follows: on the assembled joint from the outside, on one of the pipes, guides are installed, made, for example, from half rings to move the displacement module with a platform on which the corresponding functional elements of the device are installed, around the perimeter of the pipes being connected. The guides are installed on the first pipe (from the side of the whip) 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 module in the form of a self-propelled trolley, it is mounted on the joint and the holding magnets are turned on. For any execution of the movement module, it is necessary to ensure its movement along the controlled joint.
Блок 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 перемещения (например, верхней точки стыка) блок ориентации формирует импульс, являющийся репером для считываемого изображения. При ориентации в ручном режиме блок ориентации может быть выполнен в виде пузырькового уровня, который позволяет визуально контролировать положение воздушного пузырька. В этом случае, когда модуль перемещения выводит платформу 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 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 movement of the displacement module (for example, the upper junction point), the orientation unit generates a pulse, which is a benchmark for the image being read. When orientation in manual mode, the orientation block 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 brings the platform to the top 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 перемещения перемещают с постоянной скоростью по направляющим по периметру контролируемого стыка труб. Блок ориентации, выполненный в виде ридера электронных меток, автоматически считывает при движении модуля 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 moving module is moved at a constant speed along the guides around the perimeter of the controlled pipe joint. The orientation unit, made in the form of an electronic tag reader, automatically reads the number of the controlled joint when the movement module 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 формируется выходным объективом в виде проецируемой на объект линии. Рассеянное на объекте излучение объективом собирается на двумерной CMOS-матрице. Полученное изображение контура объекта анализируется сигнальным процессором, который рассчитывает расстояние до объекта - участка сканируемого сварного шва - (координата Z) для каждой из множества точек вдоль лазерной линии на объекте (координата X). Таким образом, лазерный триангуляционный дальномер передает координаты точек поверхности стыка в системе координат XOZ.The radiation of a semiconductor laser is formed by the output lens in the form of a line projected onto the object. The radiation scattered by the object by the lens is collected on a two-dimensional CMOS matrix. The resulting image of the contour of the object is analyzed by a signal processor, which calculates the distance to the object - the section of the scanned weld - (Z coordinate) for each of the many points along the laser line on the object (X coordinate). Thus, the laser triangulation range finder transmits the coordinates of the points of the interface in the XOZ coordinate system.
Одновременно работают два датчика лазерных дальномеров, 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 передается на персональный компьютер. Модуль перемещения с платформой делает полный оборот по периметру стыка и возвращается в начальное положение.Two laser rangefinder sensors work simultaneously, located symmetrically on both sides at a certain distance from the junction (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 is transmitted to a personal computer. The movement module with the platform makes a complete revolution around the perimeter of the joint and returns to its initial position.
В случае исполнения устройства без лазерного дальномера его функции выполняет лазерный триангуляционный дальномер, при соответствующем изменении программы сигнального процессора.In the case of a device without a laser rangefinder, its functions are performed by a laser triangulation rangefinder, with a corresponding change in the signal processor program.
Процесс сканирования происходит в прямом режиме: 3d-модель одновременно с работой установленного на платформе лазерного триангуляционного дальномера по периметру стыка прорисовывается при помощи модулей, персонального компьютера. 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 эталонными 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 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 installed on the platform along the perimeter of the junction is drawn using modules, a personal computer. After the device has scanned a full revolution (passage), the program obtains a full 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 with reference points with other models obtained in another pass or with reference interface models. Programmatically (or visually) they determine deviations greater than the allowable ones in the centering of the pipes (places are marked with color), and also determine the perimeter of the pipes programmatically on a 3D model or using a distance sensor that “rolls” the distance traveled on each pipe close to the pipe edge without stepping on the scan area.
Определение местоположения дефекта на объекте может происходить в автоматизированном режиме: отмечая точку на 3d-модели - модуль перемещается в необходимое местоположение и лазерный луч со сканирующего лазерного триангуляционного дальномера 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 an object can occur in an automated mode: marking a point on a 3d model - the module moves to the desired location and the laser beam from a scanning laser triangulation range finder 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 устройство демонтируют в порядке, обратном установке.After the equipment is completed, the device is dismantled in the reverse order.
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 машиночитаемый информационный носитель 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 transferred to a machine-readable information medium installed in the module 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”.
Данное устройство снабжено модулем перемещения, на котором установлена платформа с размещенным на ней лазерным триангуляционным дальномером, блоком ориентации, блоком идентификации, лазерным дальномером, датчиком пройденного пути, модулем сбора и подготовки информации, модулем приема/передачи данных, блоком питания.This device is equipped with a moving module, on which a platform is installed with a laser triangulation range finder, an orientation unit, an identification unit, a laser range finder, a distance sensor, a module for collecting and preparing information, a data receiving / transmitting module, and a power supply.
Информация передается от этих приборов в персональный компьютер, который содержит модуль приема данных, модуль обработки данных, модуль визуализации, модуль воспроизведения данных, модуль передачи команд, модуль записи и хранения данных и модуль управления. В результате работы устройства определяют величины отклонений больше допустимых в центровке труб (места отмечаются цветом), а также определяют периметр труб программно на 3d-модели или при помощи датчика пройденного пути, который «прокатывает» пройденное расстояние на каждой из труб вплотную к кромке труб, не заступая при этом на зону сканирования. Устройство позволяет в процессе изготовления трубопроводов контролировать величину взаимного смещения поверхностей стыкуемых труб, протяженность смещения, а после сварки контролировать высоту усиления, ширину сварного шва, величину смещения поверхностей и ее протяженность.Information is transmitted from these devices to a personal computer, which contains a data reception module, a data processing module, a visualization module, a data playback module, a command transmission module, a data recording and storage module, and a control module. As a result of the device’s operation, they determine deviations greater than the allowable ones in the centering of the pipes (places are marked with color), and also determine the perimeter of the pipes programmatically on a 3d model or using a distance sensor that “rolls” the distance traveled on each pipe close to the pipe edge, without stepping on the scan area. The device allows in the process of manufacturing pipelines to control the magnitude of the mutual displacement of the surfaces of the joined pipes, the extent of the displacement, and after welding to control the height of the reinforcement, the width of the weld, the amount of displacement of the surfaces and its extent.
Устройство позволяет контролировать качество сварного шва только по высоте усиления, ширине сварного шва и величине смещения свариваемых кромок труб. Однако оно не позволяет проводить оценку дефектов формы поверхности сварного шва, предусмотренную нормативно-технической документацией, например, ГОСТ Р ИСО 6520-1-2012 «Сварка и родственные процессы. Классификация дефектов геометрии и сплошности в металлических материалах. Часть 1. Сварка плавлением», ISO 5817:1992 «Соединения стальные, выполненные дуговой сваркой. Руководство по определению уровней качества в зависимости от дефектов шва».The device allows you to control the quality of the weld only by the height of the reinforcement, the width of the weld and the amount of displacement of the welded pipe edges. However, it does not allow the assessment of defects in the shape of the surface of the weld, provided for in normative and technical documentation, for example, GOST R ISO 6520-1-2012 “Welding and related processes. Classification of defects in geometry and continuity in metallic materials.
Кроме того, для обеспечения точного контроля качества подготовки стыков труб к сварке и контроля качества сварного шва по высоте усиления, ширине сварного шва и величине смещения свариваемых кромок труб пользователи вынуждены устанавливать направляющие на собранный стык с внешней стороны на одной из труб, что требует значительного времени и трудозатрат.In addition, to ensure accurate quality control of the preparation of pipe joints for welding and quality control of the weld in terms of reinforcement height, width of the weld and the amount of displacement of the welded pipe edges, users are forced to install guides on the assembled joint from the outside on one of the pipes, which requires considerable time and labor costs.
Авторы изобретения вынуждены констатировать, что устройство не всегда в состоянии обеспечить контроль даже этих параметров, что свидетельствует об отсутствии в устройстве необходимых для этого блоков.The inventors are forced to state that the device is not always able to provide control even of these parameters, which indicates the absence in the device of the necessary blocks for this.
Устройство не предназначено и не способно выполнять оценку качества поверхности сварного шва и не может моделировать разрушение сварного шва по форме его поверхности.The device is not intended and is not capable of assessing the quality of the surface of the weld and cannot model the destruction of the weld according to the shape of its surface.
Наиболее близко к заявляемому решению «Устройство для оценки качества сварного шва», описанное в патенте РФ №№2550673 на изобретение, МПК В23К 37/00 (2006.01), G01B 15/08. (2006.01), В23К 9/10 (2006.01), опубл. 10.05.2015. Бюл. №13. В указанном изобретении осуществляется количественная оценка качества сварного шва по форме его поверхности. В том числе это устройство позволяет количественно оценивать качество поверхности сварных швов труб как снаружи, так и внутри, а также профильных (двутавр, уголки) и геометрически сложных сварных конструкций. Может оценивать ширину и форму шва.Closest to the claimed solution "Device for assessing the quality of the weld" described in the patent of the Russian Federation No. 2550673 for the invention, IPC V23K 37/00 (2006.01), G01B 15/08. (2006.01),
Устройство оценки качества сварного шва по результатам измерения геометрических размеров поверхности сварного шва состоит из считывающего устройства, содержащего модуль перемещения, шаговый электродвигатель, контроллер, позволяющий задавать шаг перемещения вдоль оси сварки лазерного датчика, оснащенного контроллером. Этот контроллер управляет параметрами развертки лазерного луча в поперечном оси сварного шва направлении. Ширина сканирующего луча в поперечном оси сварного шва направлении задается контроллером лазерного триангуляционного 2-D датчика. Сигналы от лазерного датчика и контроллера шагового электродвигателя поступают в запоминающее устройство, в котором происходит преобразование данных измерения высот поверхности сварного соединения при каждом шаге перемещения считывающего устройства в цифровые значения. На основе полученных значений осуществляется распознавание границ поперечного сечения сварного шва и определение ширины сварного шва. Построение двумерного изображения поверхности сварного шва при каждом шаге считывающего устройства, которое фактически является сечением выпуклости сварного шва для каждого шага считывающего устройства, производится в блоке построения цифровой копии поверхности сварного шва. Из полученных для каждого шага двумерных сечений в этом же блоке происходит построение трехмерного изображения поверхности сварного шва. В блоке количественной оценки соответствия формы поверхности сварного шва форме поверхности эталона происходит сравнение полученных двумерных и трехмерных изображений поверхности сварного шва с эталоном и по отклонению формы поверхности измеренного сварного шва от формы поверхности эталона количественно определяется качество поверхности сварного шва. Форма поверхности эталона определяется в блоке построения цифрового эталона сварного шва по нормативным значениям высоты и ширины шва с учетом физических свойств материала, применяемого для сварки. Количественное значение отклонения формы поверхности сварного шва от формы поверхности эталона в процентах или баллах выводятся на дисплей. В устройстве блок ввода исходных данных одним выходом связан с блоком построения цифровой копии поверхности сварного шва, второй выход блока ввода исходных данных связан с блоком построения цифрового эталона сварного шва, третий выход связан с входом блока управления считывающим устройством, выходы которого связаны с входами контроллера шагового электродвигателя и входами контроллеров датчиков, выходы контроллеров связаны с входами датчиков и шагового электродвигателя, второй выход каждого контроллера и выход блока построения цифровой копии поверхности сварного шва связаны с входами запоминающего устройства, выход которого связан со вторым входом блока построения цифровой копии поверхности сварного шва, выходы блока построения цифрового эталона сварного шва и блока построения цифровой копии поверхности сварного шва связаны с входами блока количественной оценки соответствия формы поверхности сварного шва форме поверхности эталона, один выход которого связан с входом запоминающего устройства, второй выход - с блоком вывода результатов оценки качества поверхности сварного шва.The device for evaluating the quality of the weld according to the results of measuring the geometric dimensions of the surface of the weld consists of a reader containing a displacement module, a stepper motor, and a controller that allows you to set the displacement step along the axis of welding of a laser sensor equipped with a controller. This controller controls the scan parameters of the laser beam in the transverse axis of the weld direction. The width of the scanning beam in the transverse axis of the weld direction is set by the controller of the laser triangulation 2-D sensor. The signals from the laser sensor and the controller of the stepper motor are fed to a storage device in which the measurement data of the heights of the surface of the welded joint at each step of the movement of the reader are converted into digital values. Based on the obtained values, the boundaries of the cross section of the weld are recognized and the width of the weld is determined. The construction of a two-dimensional image of the surface of the weld at each step of the reader, which is actually a section of the convexity of the weld for each step of the reader, is performed in the block for constructing a digital copy of the surface of the weld. From the two-dimensional sections obtained for each step in the same block, a three-dimensional image of the surface of the weld is constructed. In the unit for the quantitative assessment of the correspondence of the shape of the surface of the weld to the shape of the surface of the standard, the obtained two-dimensional and three-dimensional images of the surface of the weld are compared with the standard and the surface shape of the measured weld from the shape of the surface of the standard quantitatively determines the quality of the surface of the weld. The surface shape of the standard is determined in the block for constructing the digital standard of the weld according to the standard values of the height and width of the weld, taking into account the physical properties of the material used for welding. The quantitative value of the deviation of the shape of the surface of the weld from the shape of the surface of the standard in percent or points are displayed. In the device, the input data input unit is connected with one output to the digital copy surface of the weld surface, the second output of the input data input unit is connected to the digital model of the weld, the third output is connected to the input of the reader control unit, the outputs of which are connected to the inputs of the step controller the motor and the inputs of the sensor controllers, the outputs of the controllers are connected to the inputs of the sensors and the stepper motor, the second output of each controller and the output of the digital block a copy of the weld surface is connected to the inputs of the storage device, the output of which is connected to the second input of the digital copy surface of the weld surface, the outputs of the digital weld model and the digital copy of the weld surface are connected to the inputs of the unit for the quantitative assessment of the shape of the weld surface a seam in the form of a standard surface, one output of which is connected with the input of the storage device, the second output is with the output unit of the results of surface quality assessment ty weld.
Это устройство является стационарным и позволяет количественно определять качество сварного шва по форме его поверхности только на таких деталях, которые можно поместить на стол устройства или на трубах, которые закреплены в специальном вращателе.This device is stationary and allows you to quantify the quality of the weld by the shape of its surface only on such parts that can be placed on the table of the device or on pipes that are fixed in a special rotator.
Определить количественно качество сварного шва по форме его поверхности, распознать и измерить отдельные дефекты на поверхности сварного шва при строительстве трубопроводов или при изготовлении крупногабаритных объектов при помощи этого устройства невозможно. Моделировать разрушение сварного шва по форме его поверхности это устройство также не позволяет.It is impossible to quantify the quality of the weld by the shape of its surface, to recognize and measure individual defects on the surface of the weld during the construction of pipelines or in the manufacture of large-sized objects using this device. This device also does not allow simulating the destruction of a weld by the shape of its surface.
Техническим результатом заявляемого устройства является возможность количественной оценки качества сварного шва по форме его поверхности, возможность распознавать и определять размеры отдельных дефектов на поверхности сварного шва не только на малогабаритных объектах, но и при строительстве трубопроводов или при изготовлении крупногабаритных объектов, а также способность моделировать разрушение сварного шва по форме его поверхности.The technical result of the claimed device is the ability to quantify the quality of the weld by the shape of its surface, the ability to recognize and determine the size of individual defects on the surface of the weld, not only in small-sized objects, but also in the construction of pipelines or in the manufacture of large-sized objects, as well as the ability to simulate the destruction of the weld a seam in the form of its surface.
Поставленный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство состоит из модуля перемещения и вычислительного центра (персонального компьютера). Модуль перемещения (мобильный сканер) 1 состоит из платформы с четырьмя колесами 2, на одном из которых установлен датчик пути 7, измеряющий пройденное сканером расстояние вдоль продольной оси сварного шва. На платформе смонтированы два лазерных триангуляционных 2-D датчика (ЛТД) 3, оснащенных контроллерами 4, выполненными с возможностью задания ширины сканирующего луча в поперечном оси сварного шва направлении, блок инициализации измерения формы поверхности сварного шва 5, обеспечивающий синхронное включение блоков, определяющих качество поверхности сварного шва, блок беспроводной передачи информации между сканером и вычислительным центром 9 и блок питания 8, обеспечивающий функционирование всех блоков, размещенных на модуле перемещения (мобильном сканере) 1.The technical result is achieved in that the proposed device consists of a moving module and a computer center (personal computer). The movement module (mobile scanner) 1 consists of a platform with four
Выходы датчика пути, входы/выходы лазерных триангуляционных 2-D датчиков, контроллеров, блока инициализации измерения формы поверхности сварного шва соединены с соответствующими входами/выходами блока беспроводной передачи информации 6 между мобильным сканером и вычислительным центром (персональным компьютером) 9. Блок беспроводной передачи информации и вычислительный центр (персональный компьютер) соединены двухсторонней информационной связью.The outputs of the path sensor, the inputs / outputs of the laser triangulation 2-D sensors, controllers, the initialization unit for measuring the surface shape of the weld are connected to the corresponding inputs / outputs of the wireless
Вычислительный центр (персональный компьютер) 9, обеспечивающий выявление, измерение дефектов, оценку качества формы поверхности сварного шва и, при необходимости, моделирование разрушения сварного шва по форме его поверхности, состоит из блока ввода исходных данных 10, запоминающего устройства 11, блока фильтрации значений измеренных координат точек формы поверхности сварного шва 12, в котором происходит отсев помех, вызываемых механическими неровностями сканируемой поверхности и бликами поверхности сварного соединения, блока регуляризации значений измеренных координат точек поверхности сварного шва вдоль продольной оси 13, блока регуляризации значений измеренных координат точек в каждом регуляризированном поперечном сечении сварного шва 14, блока распознавания ширины сварного шва в каждом регуляризированном поперечном сечении 15, блока построения цифровой копии поверхности сварного шва 16, блока построения цифрового эталона поверхности сварного шва 17, блока количественной оценки соответствия формы поверхности сварного шва форме поверхности эталона (оценки индекса квалификации сварщика - ИКС) 18, блока распознавания и оценки дефектов формы поверхности сварного шва 19, блока визуализации дефектов формы поверхности сварного шва 20, блока моделирования разрушения сварного шва по форме поверхности сварного шва 21, блока вывода результатов оценки качества поверхности сварного шва 22, блока беспроводной передачи и приема информации 24. Всеми блоками вычислительного центра управляет процессор 23.A computer center (personal computer) 9, which provides for the identification, measurement of defects, assessment of the quality of the surface shape of the weld and, if necessary, modeling the destruction of the weld according to the shape of its surface, consists of an input data input unit 10, a storage device 11, a filtering unit for the measured values the coordinates of the points of the shape of the surface of the weld 12, in which the screening of interference caused by mechanical irregularities of the scanned surface and glare of the surface of the weld joint, the regular block the values of the measured coordinates of the points of the surface of the weld along the longitudinal axis 13, the block regularization of the values of the measured coordinates of the points in each regularized cross section of the weld 14, the unit for recognizing the width of the weld in each regularized cross section 15, the block for creating a digital copy of the surface of the weld 16, block method of constructing a digital standard of the surface of the weld 17, the block quantitative assessment of the correspondence of the shape of the surface of the weld to the shape of the surface of the standard (evaluation of the index qualifications of the welder - ИКС) 18, the unit for recognizing and evaluating defects in the shape of the surface of the weld 19, the block for visualizing defects in the shape of the surface of the weld 20, the block for modeling the destruction of the weld according to the shape of the surface of the weld 21, the block for outputting the results of evaluating the quality of the surface of the weld 22, block wireless transmission and reception of information 24. All the blocks of the computing center are controlled by the processor 23.
Устройство работает следующим образом. Модуль перемещения (сканер) 1 устанавливают на сварное соединение так, чтобы лучи лазерных триангуляционных 2-D датчиков 3 сканировали поверхность сварного шва по всей ширине. Включают вычислительный центр (персональный компьютер) 9. Через блок ввода исходных данных 10, соединенный через процессор 23 и блок беспроводной передачи информации 24 с модулем перемещения (сканером) 1, вводят исходные данные для оценки качества поверхности и моделирования прочностных свойств сварного шва.The device operates as follows. The movement module (scanner) 1 is installed on the welded joint so that the rays of the laser triangulation 2-
Включают блок инициализации измерения формы поверхности сварного шва 5 и начинают процесс сканирования поверхности сварного шва вдоль продольной оси сварного шва. Включением блока инициализации 5, через блок беспроводной передачи и приема информации 6, вычислительный центр 9 запускает в работу процессор 23, который управляет всеми блоками вычислительного центра и сканера. Данные в виде значений измеренных координат точек поверхности сварного шва от лазерных триангуляционных 2-D датчиков 3 поступают через процессор 23 в запоминающее устройство 11. Выход запоминающего устройства 11 соединен со входом блока фильтрации значений измеренных координат точек формы поверхности сварного шва 12, в который поступают значения измеренных координат точек формы поверхности сварного шва. В блоке фильтрации значений измеренных координат точек формы поверхности сварного шва происходит отсев значений измеренных координат точек помех, вызываемых механическими неровностями сканируемой поверхности и бликами поверхности сварного соединения. Выход блока фильтрации значений измеренных координат точек формы поверхности сварного шва 12 соединен с входом блока регуляризации измеренных значений координат точек поверхности сварного шва вдоль продольной оси 13, в котором происходит выбор массива координат точек поперечных сечений сварного шва, определяемых выбранным шагом регулярной сетки. Выход блока регуляризации значений измеренных координат точек поверхности сварного шва вдоль продольной оси 13 соединен со входом блока регуляризации значений измеренных координат точек в каждом регуляризированном поперечном сечении сварного шва 14, в котором происходит выбор координат точек поверхности сварного шва, определяемых заданным шагом регулярной сетки. Второй выход блока регуляризации значений измеренных координат точек поверхности сварного шва вдоль продольной оси 13 соединен с первым входом блока построения цифровой копии поверхности сварного шва 16.The initialization unit for measuring the shape of the surface of the
Первый выход блока регуляризации значений измеренных координат точек в каждом регуляризированном поперечном сечении сварного шва 14 соединен с входом блока распознавания ширины сварного шва в каждом регуляризированном поперечном сечении сварного шва 15.The first output of the unit for regularizing the values of the measured coordinates of the points in each regularized cross section of the
Второй выход блока регуляризации значений измеренных координат точек в каждом регуляризированном поперечном сечении сварного шва 14 соединен с вторым входом блока построения цифровой копии поверхности сварного шва 16.The second output of the regularization block of the values of the measured coordinates of the points in each regularized cross section of the
Выход блока распознавания ширины сварного шва в каждом регуляризированном поперечном сечении сварного шва 15 соединен с третьим входом блока построения цифровой копии поверхности сварного шва 16 и первым входом блока распознавания и оценки дефектов формы поверхности сварного шва 19, первый выход которого в свою очередь соединен со входом блока визуализации дефектов формы поверхности сварного шва 20. Первый выход блока визуализации дефектов формы поверхности сварного шва 20 соединен с первым входом блока моделирования разрушения сварного шва по форме поверхности сварного шва 21.The output of the weld width recognition unit in each regularized cross section of the weld 15 is connected to the third input of the digital copy surface of the weld surface 16 and the first input of the surface shape recognition and assessment unit for the weld surface 19, the first output of which is in turn connected to the input of the unit visualization of defects in the shape of the surface of the weld 20. The first output of the block for visualization of defects in the shape of the surface of the weld 20 is connected to the first input of the block modeling the fracture of the weld weld according to the shape of the surface of the
Выход блока построения цифровой копии поверхности сварного шва 16 соединен с первым входом блока количественной оценки соответствия формы поверхности сварного шва форме поверхности эталона (Индекс квалификации сварщика - ИКС) 18. Второй вход блока количественной оценки соответствия формы поверхности сварного шва форме поверхности эталона (Индекс квалификации сварщика - ИКС) соединен с выходом блока построения цифрового эталона поверхности сварного шва 17.The output of the block for constructing a digital copy of the surface of the weld 16 is connected to the first input of the block for quantifying the conformity of the shape of the surface of the weld to the shape of the reference surface (Welder Qualification Index - ICS) 18. The second input of the block for quantifying the correspondence of the shape of the surface of the weld to the shape of the reference surface (Welder Qualification Index - IKS) is connected to the output of the block for constructing a digital standard of the surface of the weld 17.
Входы блока вывода результатов оценки качества поверхности сварного шва 22 соединены с соответствующими выходами блока количественной оценки соответствия формы поверхности сварного шва форме поверхности эталона (Индекс квалификации сварщика - ИКС) 18; блока распознавания и оценки дефектов формы поверхности сварного шва 19; блока визуализации дефектов формы поверхности сварного шва 20; блока моделирования разрушения сварного шва по форме поверхности сварного шва 21.The inputs of the unit for outputting the results of assessing the quality of the surface of the
Выходы блока ввода исходных данных 10 соединены с соответствующими входами блока построения цифрового эталона поверхности сварного шва 17; блока распознавания и оценки дефектов формы поверхности сварного шва 19; блока моделирования разрушения сварного шва по форме поверхности сварного шва 21.The outputs of the input data input block 10 are connected to the corresponding inputs of the block for constructing a digital standard of the surface of the weld 17; unit for recognizing and evaluating defects in the shape of the surface of the weld 19; block modeling the destruction of the weld in the shape of the surface of the
Таким образом, предлагаемое устройство позволяет количественно определять качество сварного шва по форме его поверхности и осуществлять моделирование разрушения сварного шва по форме поверхности сварного шва. Схема предлагаемого устройства представлена на фиг. 1. На фиг. 2 представлен пример мобильного сканера для определения качества поверхности сварного шва. На фиг. 3 представлен характер развития пластической деформации в отсканированном сварном соединении, полученный в блоке моделирования разрушения сварного шва по форме его поверхности.Thus, the proposed device allows to quantitatively determine the quality of the weld according to the shape of its surface and to simulate the destruction of the weld according to the shape of the surface of the weld. A diagram of the proposed device is shown in FIG. 1. In FIG. 2 shows an example of a mobile scanner for determining the surface quality of a weld. In FIG. Figure 3 shows the nature of the development of plastic deformation in a scanned welded joint obtained in the modeling unit for fracture of a weld according to the shape of its surface.
Таким образом, вышеизложенные сведения свидетельствуют о выполнении необходимой совокупности условий, при использовании заявляемого изобретения:Thus, the above information indicates the fulfillment of the necessary set of conditions when using the claimed invention:
Устройство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, позволяет количественно оценить качество сварного шва по форме его поверхности, моделировать разрушение сварного шва по форме его поверхности, определять квалификацию сварщика, выполнявшего сварной шов, качество электродов и других сварочных материалов, качество сварочного оборудования, которое использовалось при сварке.A device that embodies the claimed invention in its implementation, allows to quantify the quality of the weld according to the shape of its surface, to model the destruction of the weld according to the shape of its surface, to determine the qualifications of the welder who performed the weld, the quality of the electrodes and other welding materials, the quality of the welding equipment that was used when welding.
для заявляемого изобретения в том виде, как оно охарактеризовано в формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью вышеописанных в заявке или известных до даты приоритета средств и методов;for the claimed invention in the form described in the claims, the possibility of its implementation using the methods and methods described above or known prior to the priority date is confirmed;
средство, воплощающее заявленное изобретение при его осуществлении, способно обеспечить достижение усматриваемого заявителем технического результата.means embodying the claimed invention in its implementation, is able to ensure the achievement of the perceived by the applicant technical result.
Следовательно, заявленное изобретение соответствует требованию "промышленная применимость" по действующему законодательству.Therefore, the claimed invention meets the requirement of "industrial applicability" under applicable law.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125509A RU2644617C2 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Mobile scanner for determining of quality of weld surface |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016125509A RU2644617C2 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Mobile scanner for determining of quality of weld surface |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016125509A RU2016125509A (en) | 2017-12-26 |
| RU2644617C2 true RU2644617C2 (en) | 2018-02-13 |
Family
ID=60763001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016125509A RU2644617C2 (en) | 2016-06-21 | 2016-06-21 | Mobile scanner for determining of quality of weld surface |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2644617C2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109765267A (en) * | 2019-03-18 | 2019-05-17 | 朱清 | A kind of portable weld seam intelligent detecting instrument of active |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4532402A (en) * | 1983-09-02 | 1985-07-30 | Xrl, Inc. | Method and apparatus for positioning a focused beam on an integrated circuit |
| DE19542554A1 (en) * | 1995-11-15 | 1997-05-22 | Fraunhofer Ges Forschung | Welded seams testing method for workpiece using triangulation sensor |
| RU2520884C1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-06-27 | Закрытое акционерное общество "ПРОМЫШЛЕННЫЙ СОЮЗ" ЗАО "ПРОМСОЮЗ" | Device for automatic monitoring of straightness of welded joints at rails and method of its application |
| RU2550673C2 (en) * | 2013-03-25 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Device to assess quality of welded joint |
| RU2550979C2 (en) * | 2013-02-04 | 2015-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Weld surface quality control procedure |
-
2016
- 2016-06-21 RU RU2016125509A patent/RU2644617C2/en active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4532402A (en) * | 1983-09-02 | 1985-07-30 | Xrl, Inc. | Method and apparatus for positioning a focused beam on an integrated circuit |
| DE19542554A1 (en) * | 1995-11-15 | 1997-05-22 | Fraunhofer Ges Forschung | Welded seams testing method for workpiece using triangulation sensor |
| RU2550979C2 (en) * | 2013-02-04 | 2015-05-20 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Weld surface quality control procedure |
| RU2520884C1 (en) * | 2013-03-05 | 2014-06-27 | Закрытое акционерное общество "ПРОМЫШЛЕННЫЙ СОЮЗ" ЗАО "ПРОМСОЮЗ" | Device for automatic monitoring of straightness of welded joints at rails and method of its application |
| RU2550673C2 (en) * | 2013-03-25 | 2015-05-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ТЕХМАШСЕРВИС" | Device to assess quality of welded joint |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016125509A (en) | 2017-12-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101167292B1 (en) | Method for planing an inspection path for determining areas that are to be inspected | |
| EP1574821B1 (en) | Surveying method and surveying instrument | |
| Lattanzi et al. | 3D scene reconstruction for robotic bridge inspection | |
| Cho et al. | Target-focused local workspace modeling for construction automation applications | |
| JP3210817B2 (en) | 3D coordinate automatic measurement analysis method | |
| CN102157004A (en) | Automatic image mosaicking method for high-accuracy image measuring apparatus of super-view field part | |
| CN112161619A (en) | Pose detection method, three-dimensional scanning path planning method and detection system | |
| JP2019144191A (en) | Image processing system, image processing method and program for inspecting structure such as bridge | |
| JP4743771B2 (en) | Section data acquisition method, system, and section inspection method | |
| CN105157603A (en) | Line laser sensor and method for calculating three-dimensional coordinate data of line laser sensor | |
| JPH09101125A (en) | Article shape measuring method and device | |
| CN103890541A (en) | Device, method, and program for measuring diameter of cylindrical object | |
| CN101666629B (en) | System and method for measuring curved surface | |
| CN211825860U (en) | Automatic flaw detection device guided by vision | |
| RU2644617C2 (en) | Mobile scanner for determining of quality of weld surface | |
| CN114581368A (en) | Bar welding method and device based on binocular vision | |
| KR20170142379A (en) | Apparatus for detect dimensional welding line of welding robot using image processing | |
| Wang et al. | Nonmetric camera calibration for underwater laser scanning system | |
| RU2550673C2 (en) | Device to assess quality of welded joint | |
| RU101958U1 (en) | LASEROGRAPHIC CONTROL DEVICE | |
| CN116930210A (en) | Rail flaw detection method and rail flaw detection equipment | |
| Merkle et al. | Sensor evaluation for crack detection in concrete bridges | |
| KR101010781B1 (en) | Noncontact environment measuring apparatus, method, and recording medium having computer program recorded | |
| CN113744245A (en) | Method and system for positioning structural reinforcing rib welding seam in point cloud | |
| CN108262583B (en) | Welding seam type judging and positioning method and system |