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焊接是管道制造與安裝的一種重要的材料連接方法。25年多來，Servo-Robot憑借世界領(lǐng)先的技術(shù)、大量工程應(yīng)用的成功經(jīng)驗和持續(xù)不斷的創(chuàng)新，為螺旋管、直縫管及管件的生產(chǎn)制造和管道的修復(fù)提供成熟的自動化解決方案。

大口徑管道的焊接制造

大口徑管道經(jīng)常采用的焊接制造技術(shù)，包括螺旋焊管和直縫焊管。大多數(shù)情況下，這些管道出廠時都不會存在質(zhì)量問題。問題在于生產(chǎn)中需要大量的時間和費用來保證管道的質(zhì)量，由于普通的焊接生產(chǎn)可能產(chǎn)生很多缺陷從而導(dǎo)致過多的返工和補焊工作。在Auto-Trac激光視覺傳感系統(tǒng)的幫助下，Skyline Steel（安賽樂米塔爾(ArcelorMittal)的子公司）生產(chǎn)的高壓和高強鋼螺旋焊管不但很容易達到API 1104焊接管道所要求的完全熔透和無缺陷的高質(zhì)量要求，而且提高了生產(chǎn)效率，從而使產(chǎn)品具有很好的質(zhì)量和價格競爭力(圖1)。

不管是一步法或是兩步法制造管道，Servo-Robot的激光視覺傳感技術(shù)可以在螺旋管制造中多達12個環(huán)節(jié)上提供保證焊接質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率的支持。這包括：內(nèi)部焊接的跟蹤與檢測，鋼板寬度與邊緣形狀的檢測，測量管子的外徑，內(nèi)焊縫的跟蹤（圖2，包括焊縫的跟蹤、基于間隙和錯邊調(diào)整鋼板送進的角度、焊接參數(shù)的自適應(yīng)調(diào)整等），外部焊縫的跟蹤（圖3），內(nèi)部和外部焊縫成形及缺陷的自動檢測（圖4），外部焊縫成形及缺陷的自動檢測，機器人加工管子端面，為超聲檢測提供焊縫跟蹤等。

對于智能激光視覺傳感和自動化焊接過程應(yīng)用，Servo-Robot不但追求高技術(shù)和高性能，也充分考慮多功能和簡單易用。AutoTrac/Mini是一種主要面向管道和風(fēng)電塔柱自動焊接應(yīng)用的高性價比智能視覺系統(tǒng)，系統(tǒng)的主要組成如圖5所示。

其中Mini-I/D激光傳感器也采用了數(shù)字傳感器技術(shù)，能夠抗反光和適應(yīng)惡劣的焊接環(huán)境。Mini-/D的視場深度范圍為100mm，近端視場寬度為27mm，遠端視場寬度為62mm，視覺分辨率為0.05mm。Mini-Box控制單元包含了焊縫跟蹤和自適應(yīng)焊接參數(shù)控制所需要的視覺處理和過程控制功能?？刂茊卧梢酝ㄟ^以太網(wǎng)、RS232/422串行口、模擬信號和數(shù)字I/O與機器人、PLC或運動控制器(如Mini Drive驅(qū)動器)通信，實現(xiàn)焊縫跟蹤的功能。

由于管道埋弧焊應(yīng)用中經(jīng)常需要人工的輔助操作，專門設(shè)計的AutoTrac/Mini系統(tǒng)充分考慮了這些應(yīng)用的需求，也可以用于多絲埋弧焊的焊縫跟蹤。Mini-I/D激光傳感器內(nèi)部還集成了2D視頻圖像攝像機，操作者可以通過圖像監(jiān)視器遠程觀察焊接區(qū)域附件的情況，在必要的時候可根據(jù)指示激光條紋和斑點及焊槍圖標實現(xiàn)人工的焊縫跟蹤操作。系統(tǒng)的設(shè)置、跟蹤標定和操作非常簡單，一般工人只需經(jīng)過簡單培訓(xùn)即可進行操作。

除此之外，新型的Quanta/SP/330是一種專門用于大厚度及窄間隙焊接的激光視覺傳感器，如圖7所示。其視場深度可達330mm，圖8是它探測80mm深窄間隙焊縫的坡口輪廓圖。傳感系統(tǒng)可以處理如圖9所示的根部焊道、側(cè)面焊道、中間焊道及蓋面焊道。該傳感器即可與Mini-Box配套，用于的多層多道焊縫的跟蹤，也可以用于Servo-Robot基于IT技術(shù)的平臺，實現(xiàn)全自動化的厚板多層多道焊。 管件焊接與管道修復(fù)

用機器人焊接較小直徑交叉管件的馬鞍形焊縫時，經(jīng)常會遇到管子坡口加工、裝配精度及焊接變形問題。日本神戶制鋼所將Servo-Robot的激光視覺傳感用于馬鞍形空間曲線焊縫的機器人焊縫跟蹤，系統(tǒng)可以識別焊縫上不同形狀的輪廓，實現(xiàn)良好且均勻一致的焊縫質(zhì)量。

在造船行業(yè)，有很多的管件需要焊接。與傳統(tǒng)的多道焊接相比，采用激光電弧復(fù)合的單道焊接可以顯著提高生產(chǎn)效率，減小焊接變形。圖9所示的帶數(shù)字激光跟蹤的管件激光電弧復(fù)合焊接可以節(jié)省大約23%~49%的時間，并減少填充焊絲的用量和焊接煙塵的產(chǎn)生量。

野外輸油或輸氣管道有時會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象，為了不中斷油氣的輸送，需要在使用過程中及時修補。美國EWI開發(fā)了一種用于服役中的油氣輸送管線修復(fù)的多軸自動焊接系統(tǒng)。系統(tǒng)采用Servo-Robot的激光視覺傳感器掃描管道表面的腐蝕凹坑（圖10），獲得管道腐蝕表面的數(shù)據(jù)（圖11），然后由系統(tǒng)實現(xiàn)自動表面堆焊。若采用表面貼板的修復(fù)方式，激光傳感系統(tǒng)可實現(xiàn)縱向和環(huán)向的實時焊縫跟蹤。

Servo-Robot數(shù)字激光視覺系統(tǒng)為自動化焊接系統(tǒng)提供智能視覺，使機器可以“看見”和跟蹤焊縫，自動跟蹤焊縫并根據(jù)坡口的情況調(diào)整焊接工藝參數(shù)，在焊后自動檢測焊縫的成形和表面缺陷。所以，應(yīng)用數(shù)字激光視覺可以提高生產(chǎn)效率，提高焊接質(zhì)量，減少焊接耗材的消耗和焊后返修的費用。通過自動化的操作減少或消除人為因素的影響，并在批量生產(chǎn)中的保證過程和質(zhì)量的一致性。從而幫助焊管制造廠提高產(chǎn)品質(zhì)量，并降低總體生產(chǎn)成本。有效地提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量和價格的競爭力。