1引 言

　　本文所介紹的自動跟蹤系統(tǒng)為德國威格勒傳感器公司生產(chǎn)開發(fā)的激光自動跟蹤系統(tǒng)。整套系統(tǒng)具有響應(yīng)迅速，調(diào)節(jié)靈活，維護(hù)方便等特點。它可以降低操作工人的勞動強(qiáng)度，提高焊接生產(chǎn)率，對提升埋弧焊接生產(chǎn)線的自動化水平和焊接質(zhì)量具有一定意義。

　　2硬件組成及其工作原理

　　2.1 硬件組成及介紹

　　此系統(tǒng)主要由激光傳感器、傳感器水冷系統(tǒng)、安裝跟蹤軟件的工業(yè)PC、西門子PLC、西門子觸摸屏、控制各電機(jī)軸的工業(yè)PC和三維行走機(jī)構(gòu)等組成， 如圖1所示。

　　2.2 傳感器單元

　　激光傳感器單元(如圖2)是一個高度集成的元件， 里面有激光發(fā)生器、光感接收元件，網(wǎng)絡(luò)通信元件，溫度傳感器等，外接一個水冷盒。激光發(fā)生器作為光源，以一定的角度將一束高亮度激光(亮度可設(shè)置)投射到傳感器下部的工件表面，傳感器內(nèi)部攝像機(jī)鏡頭前裝有特定波長的光學(xué)濾光片，可以有效地濾去雜散光線，從而使攝像機(jī)獲得高清晰的激光線圖像。系統(tǒng)可按照用戶的要求選擇需要的激光跟蹤類型(當(dāng)然，不同的類型需要設(shè)置不同的參數(shù))，我們以選取焊縫跟蹤為例，跟蹤鋼板板邊兩個特征點的中心位置，跟蹤最低點等。激光焊縫及特征點示意圖如圖3所示。

圖 1 激光自動跟蹤系統(tǒng)硬件組成及其工作流程圖

圖 2 激光傳感器

圖 3 焊縫激光跟蹤示例

　　2.3 兩臺工業(yè)PC

　　兩臺工業(yè)PC均使用BECKOFF倍福公司的工業(yè)PC，一臺工業(yè)PC安裝MelTrax軟件在其中，需設(shè)置軟件運行參數(shù)，如端口值、以太網(wǎng)地址等，打開軟件后，還需設(shè)置如跟蹤類型、激光強(qiáng)度等等參數(shù)。另一臺PC則是控制生產(chǎn)線各執(zhí)行電機(jī)的，當(dāng)然這些電機(jī)包括內(nèi)外焊頭的上下左右調(diào)整電機(jī)。(上下的高低位置另有高度傳感器)

　　2.4 西門子PLC

　　傳感器傳送給工業(yè)PC的偏差信號，該信號再傳送給PLC，通過專門的功能塊將控制信號傳送給控制各電機(jī)軸的工業(yè)PC，從而驅(qū)動電機(jī)動作，帶動三維行走電機(jī)使得焊槍回到正確位置;并且操作臺上可以同時進(jìn)行手動操作，另外，只要偏差值大于設(shè)定的缺省值，同時有報警燈亮起，提醒操作人員可能需要人工手動參與操作。

　　2.5 西門子觸摸屏

　　采用西門子觸摸屏，既可以是觸摸屏，也可以是按鍵屏，顯示有激光自動跟蹤軟件的連接設(shè)置端口，其主要作用是方便操作工查看鏈接狀態(tài)、網(wǎng)絡(luò)重連、端口參數(shù)設(shè)置、設(shè)定基準(zhǔn)點等操作。

　　2.6系統(tǒng)工作原理和流程

　　(1)首先要運行水冷系統(tǒng)，因為沒有冷卻的情況下激光器溫升較快，當(dāng)溫度高于40°C時(溫度值顯示于軟件上)，激光器將報警，更高的溫度可能導(dǎo)致激光跟蹤系統(tǒng)不能正常工作，調(diào)整好激光器的位置后，激光器將激光

　　投射到焊縫上，工業(yè)攝像機(jī)能夠精確地采集到焊縫的形狀，并將采集到的焊縫圖像信息通過以太網(wǎng)傳送給安裝跟蹤軟件的工業(yè)PC。

　　(2) 安裝有自動跟蹤軟件的工業(yè)PC對采集到的圖像信息進(jìn)行分析處理，得出焊縫位置偏差信息，然后傳輸給PLC，其再將控制信號傳送給控制各電機(jī)軸的工業(yè)PC。

　　(3) 控制各電機(jī)軸的工業(yè)PC再將各種控制指令傳遞給電機(jī)軸來驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)。

　　(4) 隨著三維滑臺的合理移動，控制焊槍跟蹤焊縫運動。

　　3使用情況及注意事項

　　該系統(tǒng)在我公司預(yù)精焊生產(chǎn)線上投入使用后，降低了焊機(jī)崗位的勞動強(qiáng)度也較大地提高了焊接生產(chǎn)率，使用效果非常好，故障率很低。

　　平時維護(hù)較少，需要注意的是冷卻水要潔凈，否則容易堵水冷盒，造成冷卻效果差。另外，由于激光器內(nèi)精密元器件多，使用時需注意防止磕碰或焊接飛濺物燒傷。

　　4結(jié)語

　　隨著螺旋埋弧鋼管生產(chǎn)技術(shù)的不斷發(fā)展，針對鋼管內(nèi)外焊縫的自動跟蹤系統(tǒng)扮演著越來越重要的角色，它不僅可以降低焊接崗位工人勞動強(qiáng)度，更是提高了鋼管焊接的生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量。