專利名稱：直焊縫自動跟蹤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是探傷系統(tǒng)的配套設(shè)備，是用以提高探傷結(jié)果的準確性的裝置。
背景技術(shù)：
目前鋼管廠生產(chǎn)的直縫鋼管，需要在直縫焊道上進行探傷，但由于鋼管在進到探傷托架上后，焊縫位置不確定，所以必須把直焊縫手動轉(zhuǎn)到正上方(12點位置)，以便探傷系統(tǒng)的探頭沿著焊縫走，同時進行對焊縫缺陷的探傷，但這樣每次轉(zhuǎn)的位置不一樣，同時每根管子的焊縫斜度不一樣，如果探頭一直沿著一個直線走，對焊縫的探傷的漏報率會很大，嚴重影響探傷的準確性。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是為了解決以上問題，為保證直縫鋼管的探傷的可靠性和準確性而提供的直焊縫跟蹤裝置。
本實用新型直焊縫跟蹤裝置是采用一臺工業(yè)控制計算機為控制中心，通過計算機內(nèi)控制卡和信號采集卡來控制外部設(shè)備實現(xiàn)的。
直焊縫自動跟蹤裝置，其特征在于該裝置是以一臺工業(yè)控制計算機為控制中心，工業(yè)控制計算機分別與PLC控制卡、托輥電機控制卡、左跟蹤電機控制卡、右跟蹤電機控制卡、左行車位置采集卡和右行車位置采集卡、跟蹤電機回零卡相連接；PLC控制卡連接PLC控制柜，托輥電機控制卡連接標記識別器和托輥電機，左跟蹤電機控制卡連接左跟蹤電機，右跟蹤電機控制卡連接右跟蹤電機，左行車位置采集卡連接左行車編碼器，右行車位置采集卡連接右行車編碼器，跟蹤電機回零卡連接左右行車的回零裝置；見圖2，左、右行車位置采集卡是以單片機為核心，單片機與數(shù)據(jù)鎖存器、程序存儲器、三八譯碼器相連接，接口P1與限流電阻相連接，限流電阻與光耦隔離器相連接，光耦隔離器與單片機的輸入口連接；接口P2與單片機的輸入口連接；數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動器與單片機的輸出口連接，數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動器還與三八譯碼器相連接；數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動器連接可編程并行口控制器，可編程并行口控制器連接八與非門和與非門；可編程并行口控制器連接ISA插槽的ISA總線；見圖3，左、右跟蹤電機控制卡是以單片機為核心，單片機與數(shù)據(jù)鎖存器、程序存儲器、三八譯碼器相連接，接口J1與限流電阻相連接，限流電阻與光耦隔離器相連接，光耦隔離器與單片機的輸入口連接；可編程門陣列控制器連接單片機，可編程門陣列控制器與撥碼開關(guān)連接，撥碼開關(guān)與比較器連接；可編程門陣列控制器還與ISA插槽的ISA總線連接。
托輥電機控制卡的結(jié)構(gòu)同左、右跟蹤電機控制卡。
PLC控制卡的結(jié)構(gòu)同左、右跟蹤電機控制卡。
跟蹤電機回零卡的結(jié)構(gòu)同左、右行車位置采集卡。
本實用新型直焊縫自動跟蹤裝置的優(yōu)點是對于直縫鋼管的探傷有很高的可靠性和準確性，使用方便。


圖1是直焊縫自動跟蹤裝置的結(jié)構(gòu)主框圖。
圖2是左、右行車位置采集卡的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是左、右跟蹤電機控制卡的結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
本實用新型直焊縫自動跟蹤系統(tǒng)是由以下硬件系統(tǒng)組成見圖1，以一臺工業(yè)控制計算機為控制中心，工業(yè)控制計算機分別與PLC控制卡、托輥電機控制卡、左跟蹤電機控制卡、右跟蹤電機控制卡、左行車位置采集卡和右行車位置采集卡、跟蹤電機回零卡相連接；PLC控制卡連接PLC控制柜，托輥電機控制卡連接標記識別器和托輥電機，左跟蹤電機控制卡連接左跟蹤電機，右跟蹤電機控制卡連接右跟蹤電機，左行車位置采集卡連接左行車編碼器，右行車位置采集卡連接右行車編碼器，跟蹤電機回零卡連接左右行車的回零裝置；見圖2，左、右行車位置采集卡是以單片機(87C196MC)為核心的，通過數(shù)據(jù)鎖存器(74HC373)進行數(shù)據(jù)鎖存、程序存儲器(28C64)進行程序存儲、三八譯碼器(74HC138)進行選地址分配，外部信號通過P1接口，通過限流電阻限流，經(jīng)過光耦隔離器(TLP521)進行隔離后，進入單片機輸入口，單片機根據(jù)外部接口P2輸入的同步信號產(chǎn)生同步中斷，根據(jù)輸入口的數(shù)據(jù)計算現(xiàn)在小車的距離，通過數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動器(74HC377)的驅(qū)動，通過與非器(74HC04)和八與非器(74HC30)輸出片選信號，控制可編程并行口控制器(8255)，再通過可編程并行口控制器(8255)與計算的ISA插槽的ISA總線連接，使計算機能把單片機里的數(shù)據(jù)讀出并進行處理。
見圖3，左、右跟蹤電機控制卡是以單片機(87C196MC)為核心，通過數(shù)據(jù)鎖存器(74HC373)進行數(shù)據(jù)鎖存、程序存儲器(28C64)進行程序存儲、三八譯碼器(74HC138)進行選地址分配，外部信號通過J1接口，通過限流電阻限流，控制柜的自動/手動、正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)的信號經(jīng)過光耦隔離器(TLP521)進行隔離后，進入單片機的輸入口，通過撥碼開關(guān)SW的撥動和8/8比較器(74HC688)，選擇本板的地址輸出片選信號，控制可編程門陣列控制器(EPM7128)，再通過可編程門陣列與計算的ISA插槽的ISA總線連接，使計算機能把單片機里的數(shù)據(jù)讀出并輸出控制電機的控制信號電機的方向控制信號和電機的脈沖的頻率，來控制電機的轉(zhuǎn)動。
托輥電機控制卡也是以單片機為核心，與跟蹤電機卡的結(jié)構(gòu)相同，只是功能不同。當管端探頭落下時，同時靠輪完全靠好后，也就是標記識別器的亮點正好達到管端的斜面上，這時通過按“開始找焊縫”按鈕，軟件接到命令后，就對托輥電機控制卡發(fā)出相應(yīng)的命令，使托輥電機開始轉(zhuǎn)動，同時開始找焊縫，當找到焊縫后，軟件通過計算，控制托輥電機轉(zhuǎn)動，使焊縫正好在上方并且是中間。
跟蹤電機回零卡也是以單片機為核心，其結(jié)構(gòu)與左右行車的位置采集卡的結(jié)構(gòu)相同，只是功能不同。跟蹤電機回零卡接收左右行車上的回零裝置上的接近開關(guān)的信號，并根據(jù)信號進行判斷跟蹤電機是否回到原位，如果沒回到原位，軟件就通過定時檢測，逐漸使跟蹤電機回原位。
PLC控制卡是以單片機為核心，結(jié)構(gòu)及原理與左右跟蹤電機相同，只是功能不同。當跟蹤軟件找到焊縫并回正上方后，通過PLC控制卡輸出一個5V的信號給PLC控制柜，當控制柜接收到此信號后，開始放開左右靠輪，抬起左右管端探頭，如果是自動探傷時，左右行車分別向前走，并開始落焊縫探頭，開始自動焊縫探傷。
本裝置的軟件系統(tǒng)包括掃描查找兩端焊縫標志、計算相對距離及斜度、返回到中心位置通知準備探傷、探傷過程中調(diào)整探頭與焊縫的相對位置四個部分。
軟件工作過程在探傷開始前要預先測定焊縫的位置，模擬出焊縫真實軌跡，探傷開始后控制探頭沿與軌跡平行的路徑移動，與焊縫始終保持探傷工藝要求的相對位置，保證全焊縫探傷結(jié)果的準確。
①掃查焊縫兩端位置當待檢產(chǎn)品管被放入探傷系統(tǒng)的托輥托架中，管體停定后，將裝有激光信號采集器的靠輪緊靠與管體兩端，使采集器與管壁截面垂直。在管壁截面上有預先做的焊縫位置標記，在旋轉(zhuǎn)管體開始掃查標記過程中，采集器第一次發(fā)現(xiàn)標記后，存儲當前位置。當兩端均找到焊縫后，停止掃查，進入下一過程。
②數(shù)據(jù)處理、分析本實用新型直焊縫自動跟蹤裝置的工作過程是由外部標記識別器實現(xiàn)實時監(jiān)測焊縫位置，并通過行車位置采集卡將其位置的數(shù)據(jù)保存，在直縫管的管體兩端均設(shè)置標記識別器，將兩端焊縫位置的數(shù)據(jù)提供給工業(yè)控制計算機，運行在工業(yè)控制計算機上的直焊縫自動跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用軟件對采集到的焊縫位置的數(shù)據(jù)進行分析、處理、運算，最終得到正確的需執(zhí)行控制托輥把直焊縫鋼管的焊縫放到正上方(12點位置)要走的步數(shù)和焊縫的斜度(角度)。將控制指令通過計算機內(nèi)托輥電機控制卡輸送到外部的控制設(shè)備托輥電機上，然后給PLC控制卡發(fā)準備好信號，通知PLC控制柜準備下一步動作。通過人機交互界面，可以根據(jù)現(xiàn)場情況設(shè)置系統(tǒng)的各項參數(shù)，并以圖象顯示模擬焊縫跟蹤全過程，使直焊縫跟蹤過程更加清晰。
計算機通過左右行車位置采集卡采集外部左右行車的位置編碼器的信號，根據(jù)采集的左右行車的位置和焊縫的角度計算出跟蹤電機要走的距離，通過左右跟蹤電機控制卡控制外部的左右跟蹤電機，左右跟蹤電機接到控制系統(tǒng)的控制命令，執(zhí)行控制指令，使跟蹤電機帶動探頭，沿需要的軌跡移動，實現(xiàn)自動焊縫跟蹤。
當探傷儀的探傷完成后，所有探頭都抬起時，計算機通過跟蹤電機回零卡采集外部的回零信號，控制跟蹤電機回到最初的零點位置，以便下一根直焊縫鋼管的跟蹤和探傷。
權(quán)利要求1.直焊縫自動跟蹤裝置，其特征在于該裝置是以一臺工業(yè)控制計算機為控制中心，工業(yè)控制計算機分別與PLC控制卡、托輥電機控制卡、左跟蹤電機控制卡、右跟蹤電機控制卡、左行車位置采集卡和右行車位置采集卡、跟蹤電機回零卡相連接；PLC控制卡連接PLC控制柜，托輥電機控制卡連接標記識別器和托輥電機，左跟蹤電機控制卡連接左跟蹤電機，右跟蹤電機控制卡連接右跟蹤電機，左行車位置采集卡連接左行車編碼器，右行車位置采集卡連接右行車編碼器，跟蹤電機回零卡連接左右行車的回零裝置；左、右行車位置采集卡是以單片機為核心，單片機與數(shù)據(jù)鎖存器、程序存儲器、三八譯碼器相連接，接口P1與限流電阻相連接，限流電阻與光耦隔離器相連接，光耦隔離器與單片機的輸入口連接；接口P2與單片機的輸入口連接；數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動器與單片機的輸出口連接，數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動器還與三八譯碼器相連接；數(shù)據(jù)緩沖驅(qū)動器連接可編程并行口控制器，可編程并行口控制器連接八與非門和與非門；可編程并行口控制器連接ISA插槽的ISA總線；左、右跟蹤電機控制卡是以單片機為核心，單片機與數(shù)據(jù)鎖存器、程序存儲器、三八譯碼器相連接，接口J1與限流電阻相連接，限流電阻與光耦隔離器相連接，光耦隔離器與單片機的輸入口連接；可編程門陣列控制器連接單片機，可編程門陣列控制器與撥碼開關(guān)連接，撥碼開關(guān)與比較器連接；可編程門陣列控制器還與ISA插槽的ISA總線連接；托輥電機控制卡的結(jié)構(gòu)同左、右跟蹤電機控制卡；PLC控制卡的結(jié)構(gòu)同左、右跟蹤電機控制卡；跟蹤電機回零卡的結(jié)構(gòu)同左、右行車位置采集卡。
專利摘要本實用新型是直焊縫自動跟蹤裝置，該裝置是以一臺工業(yè)控制計算機為控制中心，工業(yè)控制計算機分別與PLC控制卡、托輥電機控制卡、左跟蹤電機控制卡、右跟蹤電機控制卡、左行車位置采集卡和右行車位置采集卡、跟蹤電機回零卡相連接；PLC控制卡連接PLC控制柜，托輥電機控制卡連接標記識別器和托輥電機，左跟蹤電機控制卡連接左跟蹤電機，右跟蹤電機控制卡連接右跟蹤電機，左行車位置采集卡連接左行車編碼器，右行車位置采集卡連接右行車編碼器，跟蹤電機回零卡連接左右行車的回零裝置；優(yōu)點是使探頭自動跟蹤焊縫探傷，提高了探傷的可靠性和準確性。
文檔編號G01N21/88GK2819218SQ20052009244
公開日2006年9月20日 申請日期2005年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月9日
發(fā)明者陳開云, 胡建華, 倪喃 申請人:鞍山長風無損檢測設(shè)備有限公司