一種管道鉆孔快速定位系統(tǒng)及其定位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種管道鉆孔快速定位系統(tǒng)及其定位方法，特別是涉及一種適用于能夠?qū)艿肋M(jìn)行多點(diǎn)不規(guī)則位置鉆孔進(jìn)行鉆孔位置快速定位的定位系統(tǒng)及其定位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鍋爐設(shè)備制造中，有大量的配管需要進(jìn)行鉆孔配接管道，以蒸汽集汽管為例，一根長10m，口徑250mm的集汽管可能需鉆孔20個(gè)以上，而且孔位是不規(guī)則的，更加加大了鉆孔難度。現(xiàn)在所有的鍋爐設(shè)備制造廠家都采用人工定位方法，一根長10m，口徑108mm的集汽管需要兩個(gè)工人工作一天，而且會(huì)出現(xiàn)漏孔的質(zhì)量事故，工作效率低下?，F(xiàn)有技術(shù)方法不僅嚴(yán)重影響鉆孔質(zhì)量，而且嚴(yán)重影響集汽管產(chǎn)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種孔位定位快速，節(jié)省人力的管道鉆孔自動(dòng)快速定位系統(tǒng)及其定位方法，能夠在大大提高鉆孔管道產(chǎn)量的情況下，還能進(jìn)一步保證管道鉆孔質(zhì)量。
[0004]本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:一種管道鉆孔快速定位系統(tǒng)，其特征在于，包括:控制主機(jī)，及與控制主機(jī)相連的鉆孔裝置步進(jìn)電機(jī)；限制管道位置兩側(cè)的限位裝置；還包括與控制主機(jī)相連的角度轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，帶動(dòng)管道繞其軸心自轉(zhuǎn)；還包括與控制主機(jī)相連的角度測(cè)量裝置，設(shè)置于管道上，用于測(cè)量管道繞其軸心旋轉(zhuǎn)的角度；所述控制主機(jī)包括鉆孔初始位置確定模塊和鉆孔水平位置確定模塊；所述鉆孔初始位置確定模塊確定管道上鉆孔前的初始基準(zhǔn)位置，所述鉆孔水平位置確定模塊以該基準(zhǔn)位置為起始點(diǎn)確定實(shí)際鉆孔位置。
[0005]作為優(yōu)選，所述鉆孔裝置步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)鉆孔裝置前進(jìn)、后退以及左右移動(dòng)。
[0006]作為優(yōu)選，所述兩側(cè)限位裝置關(guān)于一個(gè)垂直平面對(duì)稱，所述鉆孔裝置在其步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下左右移動(dòng)，移動(dòng)的軌跡在該垂直平面內(nèi)。
[0007]作為優(yōu)選，所述角度測(cè)量裝置為電位器式角度傳感器。
[0008]作為優(yōu)選，所述角度轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為三端轉(zhuǎn)盤，安裝于管道的一端。
[0009]作為優(yōu)選，所述角度傳感器固定于三端轉(zhuǎn)盤中心位置；所述三端轉(zhuǎn)盤的中心上固定有一個(gè)軸，構(gòu)成角度傳感器的轉(zhuǎn)軸；三端轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，測(cè)量管道的旋轉(zhuǎn)角度。
[0010]一種管道鉆孔快速定位方法，具體方法步驟為:
步驟一、確定管道上各個(gè)鉆孔的具體位置，根據(jù)各個(gè)鉆孔的具體位置劃分鉆孔水平線，找出所有鉆孔中心所位于的所有鉆孔水平線；
步驟二、以某一鉆孔水平線為初始鉆孔水平線，并沿一個(gè)方向依次列出其他所有鉆孔水平線；
步驟三、確定鉆孔水平線上開始鉆孔的初始基準(zhǔn)位置，根據(jù)鉆孔水平線上所有鉆孔位置距離所述初始基準(zhǔn)位置的距離及相鄰鉆孔位置的距離，確定鉆孔裝置從所述基準(zhǔn)位置開始每次沿鉆孔水平線移動(dòng)的位移距離；同時(shí)，根據(jù)各個(gè)鉆孔水平線與初始鉆孔水平線之間以及各個(gè)鉆孔水平線之間的位置關(guān)系，確定從初始鉆孔水平線開始管道每次繞其軸心旋轉(zhuǎn)的角度；
步驟四、以當(dāng)前與鉆孔裝置相對(duì)的管道水平線為初始鉆孔水平線，從確定的初始基準(zhǔn)位置開始，根據(jù)確定的初始鉆孔水平線上確定的所有孔位需要位移的距離，操控鉆孔裝置移動(dòng)完成對(duì)初始鉆孔水平線上所有孔位鉆孔前的定位；
步驟五、根據(jù)確定的初始鉆孔水平線開始管道每次繞其軸心旋轉(zhuǎn)的角度，帶動(dòng)管道繞其軸心旋轉(zhuǎn)對(duì)其他各個(gè)鉆孔水平線進(jìn)行定位，并操控鉆孔裝置完成各個(gè)水平線上所有孔位鉆孔前的定位。
[0011]作為優(yōu)選，所述鉆孔裝置位于需要鉆孔的管道的正上方，由步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)，在控制主機(jī)的控制下前進(jìn)、后退和左右移動(dòng)。
[0012]作為優(yōu)選，采用角度傳感器測(cè)量管道每次繞其軸心旋轉(zhuǎn)的角度，當(dāng)該旋轉(zhuǎn)角度為設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度時(shí)，停止管道的旋轉(zhuǎn)。
[0013]作為優(yōu)選，根據(jù)水平鉆孔位置數(shù)據(jù)計(jì)算出步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)數(shù):n=X/L ;其中，η為步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)，X為鉆孔位置的水平位置數(shù)據(jù)，L為步進(jìn)電機(jī)線行程；根據(jù)兩個(gè)鉆孔水平線在管道外圓周上的距離和外圓周的半徑計(jì)算出管道需要旋轉(zhuǎn)的角度。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)管道任意位置的鉆孔孔位的自動(dòng)快速定位，節(jié)省人力，且不會(huì)存在漏孔故障，尤其對(duì)多點(diǎn)不規(guī)則鉆孔，在大大提高鉆孔管道產(chǎn)量的情況下，進(jìn)一步保證了管道鉆孔質(zhì)量。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明其中一實(shí)施例的方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]本說明書(包括摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或者具有類似目的的替代特征加以替換。S卩，除非特別敘述，每個(gè)特征只是一系列等效或類似特征中的一個(gè)例子而已。
[0018]管道鉆孔快速定位系統(tǒng)，包括:控制主機(jī)，及與控制主機(jī)相連的鉆孔裝置步進(jìn)電機(jī)；限制管道位置兩側(cè)的限位裝置；還包括與控制主機(jī)相連的角度轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，帶動(dòng)管道繞其軸心自轉(zhuǎn)，以使管道轉(zhuǎn)動(dòng)到下一需鉆孔的鉆孔水平線；還包括與控制主機(jī)相連的角度測(cè)量裝置，設(shè)置于管道上，用于測(cè)量管道繞其軸心旋轉(zhuǎn)的角度，準(zhǔn)確快速定位下一需鉆孔的鉆孔水平線；所述控制主機(jī)包括鉆孔初始位置確定模塊和鉆孔水平位置確定模塊；所述鉆孔初始位置確定模塊確定管道上鉆孔前的初始基準(zhǔn)位置作為鉆孔裝置移動(dòng)步進(jìn)的基點(diǎn)，所述鉆孔水平位置確定模塊確定各個(gè)孔位位于的所有鉆孔水平位置，以確定管道需自轉(zhuǎn)的角度。所述控制主機(jī)，根據(jù)各個(gè)孔位之間的關(guān)系，控制步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)帶動(dòng)鉆孔裝置移動(dòng)，根據(jù)角度測(cè)量模塊和鉆孔水平位置確定模塊，控制管道繞其軸心自轉(zhuǎn)的角度，尤其對(duì)多點(diǎn)不規(guī)則鉆孔，能夠自動(dòng)快速實(shí)現(xiàn)對(duì)管道鉆孔孔位的快速定位，節(jié)省人力，且不會(huì)存在漏孔故障，在大大提高鉆孔管道產(chǎn)量的情況下，進(jìn)一步保證了管道鉆孔質(zhì)量。
[0019]在本具體實(shí)施例中，所述鉆孔裝置步進(jìn)電機(jī)帶動(dòng)鉆孔裝置前進(jìn)、后退以及左右移動(dòng)，前進(jìn)和后退移動(dòng)為鉆孔方向上的移動(dòng)，左右移動(dòng)為在當(dāng)前鉆孔水平線方向上的移動(dòng)。所述兩側(cè)限位裝置關(guān)于一個(gè)垂直平面對(duì)稱，所述鉆孔裝置在其步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下左右移動(dòng)，移動(dòng)的軌跡在該垂直平面內(nèi)。因此，在本具體實(shí)施例中，鉆孔裝置在管道長度方向的X軸上和垂直線的Z軸上移動(dòng)。
[0020]在本具體實(shí)施例中，所述角度測(cè)量裝置為電位器式角度傳感器；所述角度轉(zhuǎn)動(dòng)裝置為三端轉(zhuǎn)盤，安裝于管道的一端，帶動(dòng)管道繞其軸心旋轉(zhuǎn)；所述角度傳感器固定于三端轉(zhuǎn)盤中心位置，能夠隨三端轉(zhuǎn)盤同步旋轉(zhuǎn)；所述三端轉(zhuǎn)盤的中心上固定有一個(gè)軸，構(gòu)成角度傳感器的轉(zhuǎn)軸；三端轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，以便于測(cè)量管道的旋轉(zhuǎn)角度。
[0021]對(duì)某個(gè)管道進(jìn)行鉆孔定位前，首先將該管道置于限位裝置上，同時(shí)確保管道兩端位于鉆孔裝置左右移動(dòng)的限制范圍之內(nèi)。確定管道的一端或中間點(diǎn)或其他點(diǎn)為初始基準(zhǔn)位置，在初始基準(zhǔn)位置確定的情況下，以初始基準(zhǔn)位置為基礎(chǔ)，根據(jù)要鉆孔的數(shù)量、位置及之間的關(guān)系，確定鉆孔裝置要位移的方向和距離，及管道旋轉(zhuǎn)的角度，對(duì)管道上要鉆孔的孔進(jìn)行定位，如圖1所示，并將設(shè)置的所有數(shù)據(jù)輸入控制主機(jī)，有控制主機(jī)控制完成所有孔位的定位。
[0022]具體的管道鉆孔快速定位方法步驟為:
步驟一、確定管道上各個(gè)鉆孔的具體位置，根據(jù)各個(gè)鉆孔的具體位置劃分鉆孔水平線，找出所有鉆孔中心所位于的所有鉆孔水平線；
步驟二、以某一鉆孔水平線為初始鉆孔水平線，并沿一個(gè)方向依次列出其他所有鉆孔水平線；
步驟三、確定鉆孔水平線上開始鉆孔的初始基準(zhǔn)位置，根據(jù)鉆孔水平線上所有鉆孔位置距離所述初始基準(zhǔn)位置的距離及相鄰鉆孔位置的距離，確定鉆孔裝置從所述基準(zhǔn)位置開始每次沿鉆孔水平線移動(dòng)的位移距離；同時(shí)，根據(jù)各個(gè)鉆孔水平線與初始鉆孔水平線之間以及各個(gè)鉆孔水平線