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行多點不規(guī)則位置鉆孔進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個以上，而且孔位是不規(guī)則的，更加加大了鉆孔難度?，F(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的集汽管需要兩個工人工作一天，而且會出現(xiàn)漏孔的質(zhì)量事故，工作效率低下。現(xiàn)有技術(shù)方法不僅嚴重影響鉆孔質(zhì)量，而且嚴重影響集汽管產(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，及與控制主機相連的鉆孔裝置步進電機；限制管道位置兩側(cè)的限位裝置；還包括與控制主機相連的角度轉(zhuǎn)動裝置，帶動管道繞其軸心自轉(zhuǎn)；還包括與控制主機相連的角度測量裝置，設(shè)置于管道上，用于測量管道繞其軸心旋轉(zhuǎn)的角度；所述控制主機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位置，所述鉆孔水平位置確定模塊以該基準位置為起始點確定實際鉆孔位置。
[0005]作為優(yōu)選，所述鉆孔裝置步進電機帶動鉆孔裝置前進、后退以及左右移動。
[0006]作為優(yōu)選，所述兩側(cè)限位裝置關(guān)于一個垂直平面對稱，所述鉆孔裝置在其步進電機的帶動下左右移動，移動的軌跡在該垂直平面內(nèi)。
[0007]作為優(yōu)選，所述角度測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軸，構(gòu)成角度傳感器的轉(zhuǎn)軸；三端轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)帶動軸旋轉(zhuǎn)，測量管道的旋轉(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、確定管道上各個鉆孔的具體位置，根據(jù)各個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位置開始每次沿鉆孔水平線移動的位移距離；同時，根據(jù)各個鉆孔水平線與初始鉆孔水平線之間以及各個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、以當前與鉆孔裝置相對的管道水平線為初始鉆孔水平線，從確定的初始基準位置開始，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，操控鉆孔裝置移動完成對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，帶動管道繞其軸心旋轉(zhuǎn)對其他各個鉆孔水平線進行定位，并操控鉆孔裝置完成各個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，由步進電機帶動，在控制主機的控制下前進、后退和左右移動。
[0012]作為優(yōu)選，采用角度傳感器測量管道每次繞其軸心旋轉(zhuǎn)的角度，當該旋轉(zhuǎn)角度為設(shè)定旋轉(zhuǎn)角度時，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)計算出步進電機的轉(zhuǎn)數(shù):n=X/L ;其中，η為步進電機轉(zhuǎn)數(shù)，X為鉆孔位置的水平位置數(shù)據(jù)，L為步進電機線行程；根據(jù)兩個鉆孔水平線在管道外圓周上的距離和外圓周的半徑計算出管道需要旋轉(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)對管道任意位置的鉆孔孔位的自動快速定位，節(jié)省人力，且不會存在漏孔故障，尤其對多點不規(guī)則鉆孔，在大大提高鉆孔管道產(chǎn)量的情況下，進一步保證了管道鉆孔質(zhì)量。
【附圖說明】
[0015]圖1為本發(fā)明其中一實施例的方法流程示意圖。
【具體實施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實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，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0018]管道鉆孔快速定位系統(tǒng)，包括:控制主機，及與控制主機相連的鉆孔裝置步進電機；限制管道位置兩側(cè)的限位裝置；還包括與控制主機相連的角度轉(zhuǎn)動裝置，帶動管道繞其軸心自轉(zhuǎn)，以使管道轉(zhuǎn)動到下一需鉆孔的鉆孔水平線；還包括與控制主機相連的角度測量裝置，設(shè)置于管道上，用于測量管道繞其軸心旋轉(zhuǎn)的角度，準確快速定位下一需鉆孔的鉆孔水平線；所述控制主機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位置作為鉆孔裝置移動步進的基點，所述鉆孔水平位置確定模塊確定各個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，根據(jù)各個孔位之間的關(guān)系，控制步進電機運轉(zhuǎn)帶動鉆孔裝置移動，根據(jù)角度測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，尤其對多點不規(guī)則鉆孔，能夠自動快速實現(xiàn)對管道鉆孔孔位的快速定位，節(jié)省人力，且不會存在漏孔故障，在大大提高鉆孔管道產(chǎn)量的情況下，進一步保證了管道鉆孔質(zhì)量。
[0019]在本具體實施例中，所述鉆孔裝置步進電機帶動鉆孔裝置前進、后退以及左右移動，前進和后退移動為鉆孔方向上的移動，左右移動為在當前鉆孔水平線方向上的移動。所述兩側(cè)限位裝置關(guān)于一個垂直平面對稱，所述鉆孔裝置在其步進電機的帶動下左右移動，移動的軌跡在該垂直平面內(nèi)。因此，在本具體實施例中，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。
[0020]在本具體實施例中，所述角度測量裝置為電位器式角度傳感器；所述角度轉(zhuǎn)動裝置為三端轉(zhuǎn)盤，安裝于管道的一端，帶動管道繞其軸心旋轉(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軸，構(gòu)成角度傳感器的轉(zhuǎn)軸；三端轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)帶動軸旋轉(zhuǎn)，以便于測量管道的旋轉(zhuǎn)角度。
[0021]對某個管道進行鉆孔定位前，首先將該管道置于限位裝置上，同時確保管道兩端位于鉆孔裝置左右移動的限制范圍之內(nèi)。確定管道的一端或中間點或其他點為初始基準位置，在初始基準位置確定的情況下，以初始基準位置為基礎(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，對管道上要鉆孔的孔進行定位，如圖1所示，并將設(shè)置的所有數(shù)據(jù)輸入控制主機，有控制主機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、確定管道上各個鉆孔的具體位置，根據(jù)各個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位置開始每次沿鉆孔水平線移動的位移距離；同時，根據(jù)各個鉆孔水平線與初始鉆孔水平線之間以及各個鉆孔水平線