关键词:管道；焊接;自动化
前言
对比分析发现目前地面管路铺设现场施工一般采用人工手工对焊连接的施工工艺，其特点是:工人劳动强度非常大，焊接效率不高，焊接质量不符合要求，焊接质量差，并且在人工开挖的土沟内焊接存在很大安全隐患。
1自动化焊接新技术概述及应用现状
1.1自动化焊接新技术的概述
自动化焊接新技术就是将自动化技术和焊接技术有效结合起来，从而应用于机械制造中，这样的焊接技术具有更好的效益，相对于传统的焊接技术，新技术具有很多优势，这也是其能够得到广泛应用的原因。传统的焊接技术中离不开焊接人员，对其工艺水平有较强的依赖性，在焊接过程中需要确保移动轨迹来保证焊接的精确度，在焊接过程中，如果焊接人员出现小失误就会导致整个焊接的质量出现问题。自动化焊接新技术中很多处理都是通过自动化实现的，这就降低了对焊接人员的依赖，并且具有更高的焊接质量。自动化焊接新技术对控制指令的要求比较高，其一切工作的进行都是按照控制指令进行的，如果控制指令出现问题，也会导致焊接结果出现问题，所以，必须确保焊接控制指令的质量，这样才能满足焊接的需求，避免焊接过程中出现失误。
1.2自动化焊接新技术的特点
自动化焊接新技术的特点主要包括以下几个方面，首先，自动化焊接设备体积比较大，功能比较全面，在目前自动化焊接设备的使用过程中，为了确保焊接质量和效率，其相关设备的体积比较大，这样也有利于其功能的实现。其次，数字化程度比较高，目前，我国自动化焊接新技术的应用环境比较好，焊接新技术的应用主要是通过数字化实现的。焊接设备在操作过程中不但要保证焊接的精确度，还需要智能化水平比较高的设备。再次，产品质量不断提高，自动化焊接新技术的应用有效提高了焊接的水平和质量，现在机械制造的焊接精确度越来越高，受到很多机械制造企业的欢迎。最后，管控一体模式的应用，在管理焊接设备的同时，还需要对焊接人员实现远程控制，这样就可以有效降低损失的发生。
1.3自动化焊接新技术在机械制造中的应用现状
目前，在我国机械制造行业中，由于各机械制造厂的经济发展状况存在较大的差异，使得机械设备的使用也存在较大的差别，每个机械制造企业中自动化焊接新技术的应用存在较大的差距。随着社会的不断发展，自动化焊接新技术的应用越来越广泛，并且自动化焊接设备主要以大型设备为主，焊接机器人的使用比较少，并且应用技术也比较落后，所以，需要进一步提高焊接设备的自动化水平。
2主要的工作原理内容
2.1焊缝跟踪工作原理研究
由于焊接环境等因素影响，焊接条件经常发生变化，致使焊炬偏离焊缝，从而造成焊接质量下降甚至失败。焊缝跟踪技术能够实时检测出焊缝的偏差，调整焊接路径和焊接参数，保证焊接质量的可靠性。多种传感器相结合的焊缝跟踪技术是当今研究的热点，它能够根据工艺特点采取不同的跟踪方法，从而提高焊缝跟踪精度。结合研究对象，可采用视觉传感器和电弧传感器相结合的焊缝跟踪技术。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆电弧传感器焊缝跟踪的工作原理是利用焊接电极与被焊工件之间的距离变化引起电弧电流和电弧电压变化来检测出接头焊缝的中心；被动视觉的焊缝实时跟踪系统则是通过摄像机获取焊接过程中的焊缝图像，通过图像处理算法提取出焊缝的上下两条边缘，根据焊缝中心线和熔池中心的位置偏差调整焊接机器人的行走轨迹。
2.2焊缝成形质量控制工作原理研究
由于焊接过程是一个多参数相互耦合的时变的非线性系统，很难采用传统的控制方法对焊接过程进行控制。因此本研究采用模拟焊工操作的智能控制方法，对熔池动态过程进行视觉传感、建模，针对焊接过程中间隙大小发生变化的情况，实时调整焊接过程中的焊接速度和焊接电流，提高焊缝成形质量。
2.3焊接机器人与外围设备的协调控制工作原理研究
在生产应用中，单台机器人往往不能充分发挥其作用，要求焊接机器人与变位机、弧焊电源等周边设备实现柔性化集成。焊接机器人与周边设备的柔性化协调控制，有助于减少辅助时间，是提高生产效率的关键之一。对于大多数工件而言，其焊缝总存在有平焊、横焊、立焊、仰焊等焊接位置。而这对于焊接品质及焊缝成形有很大的影响，若单靠调节机器人位姿来保证获得满意的接头是相当困难的，同时也给操作者带来很大不便。若此时能协调控制变位机，使工件被焊处总处于水平的焊接位置，将会大大提高焊接质量。即变位机在焊接过程中不是静止不动的，而是要做相应的协调运动。弧焊电源和工装夹具等也要在机器人统一控制下做相应的协调运动，才能保证整个系统高效率、高质量地工作。
2.4离线编程工作原理研究
机器人离线编程系统是机器人编程语言的拓广，它利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其工作环境的模型，利用一些规划算法，通过对图形的控制和操作，在不使用实际机器人的情况下进行轨迹规划，进而产生机器人程序。针对涉及的氩弧焊，自动编程技术可以表述为在编程各阶段中，能够辅助编程者完成独立的、具有一定实施目的和结果的编程任务的技术，具有智能化程度高、编程质量和效率高等特点。要最大程度实现焊接机器人的全自动编程功能，即只需输入工件的模型，离线编程系统中的专家系统会自动制定相应的工艺过程，并最终生成整个加工过程的机器人程序。
2.5虚拟仿真工作原理研究
由于焊接工艺不够完善，焊接材质及焊接温度的不同，致使不能预估焊接过程中存在的问题，工艺过程比较繁琐和复杂，无法提高焊接水平。而焊接水平的高低在很大程度上决定了产品的质量和生产效率，特别是船舶行业。利用计算机技术对焊接过程进行虚拟仿真分析，是完善和改进传统焊接工艺的有效途径。焊接虚拟仿真技术能够解决焊接温度场、残余应力、变形等方面的问题，避免不良现象出现，提升焊接的效率和质量，优化焊接顺序等工艺过程。
3自动化焊接新技术在未来的发展趋势
应用自动化焊接新技术在实际的机械制造过程中可以体现出非常重要的作用，应用自动化焊接新技术也是一种发展趋势，但是在发展中也要注意一些比较重要的问题，首先，要在自动化焊接新技术中要加大对焊缝质量的重视程度，从而使自动化焊接技术展现出精确的控制效果，使焊缝能够更加符合相关的要求和标准，最大程度地使焊接技术水平得到提高。除此之外，还要在自动化焊接新技术发展中运用智能化技术，从而提高自动化焊接新技术的控制模块的效果，使控制模块发出的指令能够更加准确，从而避免因为控制问题而造成的必要的的损失，而计算机集成制造系统中的CIMS技术是未来发展的重要方向。
结语
该焊接工作具备自动化、柔性度及智能化水平较高的管件焊接机器人技术，可以广泛应用于各种领域的管件焊接，实现各类制造业中的智能化升级。在实际应用中不仅可以大大减少生产过程中对人力的需要，降低产品生产过程中的人力成本，而且该技术的应用还可以增加生产效率、减小作业面积并保证焊接的一致性和生产过程的连续性，提高生产设备的产能。
参考文献
[1]邱玮杰，王瑞权.机器人焊接工作站设计与应用[J].焊接技术，2019（03）.
[2]刘金坤.机器人控制系统的设计与MATLAB仿真[M].北京：清华大学出版社，2009.
论文作者:庞希斌
论文发表刊物:《建筑实践》2019年第38卷第12期
论文发表时间:2020/4/3
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