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　　1引 言

　　本文所介紹的自動跟蹤系統為德國威格勒傳感器公司生產開發的激光自動跟蹤系統。整套系統具有響應迅速，調節靈活，維護方便等特點。它可以降低操作工人的勞動強度，提高焊接生產率，對提升埋弧焊接生產線的自動化水平和焊接質量具有一定意義。

　　2硬件組成及其工作原理

　　2.1 硬件組成及介紹

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

圖 1 激光自動跟蹤系統硬件組成及其工作流程圖

　　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，里面有激光發生器、光感接收元件，網絡通信元件，溫度傳感器等，外接一個水冷盒。激光發生器作為光源，以一定的角度將一束高亮度激光(亮度可設置)投射到傳感器下部的工件表面，傳感器內部攝像機鏡頭前裝有特定波長的光學濾光片，可以有效地濾去雜散光線，從而使攝像機獲得高清晰的激光線圖像。系統可按照用戶的要求選擇需要的激光跟蹤類型(當然，不同的類型需要設置不同的參數)，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 2 激光傳感器

　　2.3 兩臺工業PC

　　兩臺工業PC均使用BECKOFF倍福公司的工業PC，一臺工業PC安裝MelTrax軟件在其中，需設置軟件運行參數，如端口值、以太網地址等，打開軟件后，還需設置如跟蹤類型、激光強度等等參數。另一臺PC則是控制生產線各執行電機的，當然這些電機包括內外焊頭的上下左右調整電機。(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軸的工業PC，從而驅動電機動作，帶動三維行走電機使得焊槍回到正確位置;并且操作臺上可以同時進行手動操作，另外，只要偏差值大于設定的缺省值，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置端口，其主要作用是方便操作工查看鏈接狀態、網絡重連、端口參數設置、設定基準點等操作。

　　2.6系統工作原理和流程

　　(1)首先要運行水冷系統，因為沒有冷卻的情況下激光器溫升較快，當溫度高于40°C時(溫度值顯示于軟件上)，激光器將報警，更高的溫度可能導致激光跟蹤系統不能正常工作，調整好激光器的位置后，激光器將激光投射到焊縫上，工業攝像機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傳送給安裝跟

　　蹤軟件的工業PC。

　　(2)安裝有自動跟蹤軟件的工業PC對采集到的圖像信息進行分析處理，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軸的工業PC。

　　(3)控制各電機軸的工業PC再將各種控制指令傳遞給電機軸來驅動電機運轉。

　　(4)隨著三維滑臺的合理移動，控制焊槍跟蹤焊縫運動。

圖 3 焊縫激光跟蹤示例

　　3使用情況及注意事項

　　該系統在我公司預精焊生產線上投入使用后，降低了焊機崗位的勞動強度也較大地提高了焊接生產率，使用效果非常好，故障率很低。平時維護較少，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結語

　　隨著螺旋埋弧鋼管生產技術的不斷發展，針對鋼管內外焊縫的自動跟蹤系統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度，更是提高了鋼管焊接的生產效率和焊接質量。