淺析焊接自動化設(shè)備在大型船舶中的應用

王愛軍　侯志鵬

摘 要：焊接自動化設(shè)備在船舶焊接中具有質(zhì)量優(yōu)良、智能化、專業(yè)化和標準化等特點。闡述了各種自動化焊接技術(shù)，包括自動編程焊接技術(shù)、焊縫監(jiān)控技術(shù)、多個設(shè)備的結(jié)合焊接技術(shù)、機器人仿真技術(shù)等，為船舶制造行業(yè)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：焊接自動化；船舶制造；制造技術(shù)；智能化

中圖分類號：U671.83 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6835（2014）16-0028-02

船舶制造業(yè)對各項海洋事業(yè)均有極為重要的意義。與國外的船舶制造業(yè)相比，由于受技術(shù)水平、發(fā)展歷程、人員綜合實力等因素的影響，我國大型船舶制造業(yè)的主要生產(chǎn)指標比較落后，比如生產(chǎn)效率、船舶噸位、產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值等。國外的船廠在焊接自動化生產(chǎn)工藝方面的應用較為廣泛，該技術(shù)涵蓋了整條生產(chǎn)線、焊接設(shè)備的群控等，同時，該技術(shù)還可以實現(xiàn)焊接過程中的自動適應、智能化，自動確定焊接材料的厚度，進行預置焊接等內(nèi)容。而我國現(xiàn)代的大型船舶自動化焊接技術(shù)還處于初級階段，技術(shù)水平有限。調(diào)查報告顯示，截至2012年，我國自行研發(fā)了數(shù)量不等的焊接生產(chǎn)線和焊接設(shè)備，同時也從國外引進了部分設(shè)備。但是，國內(nèi)大型船舶的焊接技術(shù)水平尚未達到理想狀態(tài)，其主要問題在于自動化的程度不足，且效率低下，需要對其進行深入的研究和探討。

1 船舶焊接自動化的特點

焊接工藝的水平直接關(guān)系到船舶制造的質(zhì)量。在船體的制造過程中，焊接屬于一項較大的工程，約占整個船舶制造工程量的33%. 隨著社會的發(fā)展，人們對船舶的質(zhì)量要求也越來越高，傳統(tǒng)的焊接技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代大型船舶的制造要求。隨著科技的發(fā)展，焊接自動化以其各種優(yōu)勢，逐步成為了現(xiàn)代船舶制造業(yè)發(fā)展的方向，其特點表現(xiàn)在以下幾個方面。

1.1 質(zhì)量良好

自動化焊接的主要特點是質(zhì)量良好，并具有較高的可靠性，還促進了焊接技術(shù)的精密化?，F(xiàn)代船廠使用的焊機機器人、精密焊接等各種自動焊接設(shè)備、技術(shù)均具有較好的質(zhì)量和精密度，維持的移動可以精確到0.1.

1.2 智能化

在大型船舶焊接時，需要了解船舶各個部件的具體情況，包括裝配間隙誤差、幾何形狀的偏差、焊接時的熱變形等。自動化焊接技術(shù)使用了自適應的控制系統(tǒng)，并運用了先進的傳感技術(shù)，能夠在實際制造中實現(xiàn)智能化焊接，并不斷進行調(diào)整，使參數(shù)更加優(yōu)化。

1.3 專業(yè)化、標準化

針對大型船舶制造中的各個部件，包括板材、管材和圓筒，均已具備了相應的焊接設(shè)備。該類設(shè)備的專業(yè)性較強，可有針對性地進行焊接，使生產(chǎn)效率更高、船舶質(zhì)量更好。對于大型船舶的其他構(gòu)件，正在進行對這些專業(yè)焊接設(shè)備的應用研究。

2 焊接自動化設(shè)備在大型船舶中的應用

2.1 自動編程焊接技術(shù)

自動編程焊接技術(shù)的研究重點主要是通過結(jié)合船舶焊接部位的信息數(shù)據(jù)，自動形成焊接程序，從而順利地完成焊接工作。該程序的內(nèi)容十分豐富，包括焊接任務、焊接軌跡、工作路徑、各項參數(shù)等。現(xiàn)代的自動編程技術(shù)能夠收集船舶各個工件的信息，并通過編程人員的編寫，逐步形成半自動的程序，從而提升工作效率。

2.2 焊縫監(jiān)控技術(shù)

焊接過程中往往會產(chǎn)生煙塵污染、光污染，還會出現(xiàn)加工誤差、焊接精準度不足等問題，這些因素均會影響焊接中的焊縫情況?，F(xiàn)代焊接自動化設(shè)備中的焊接機器人能夠運用傳感器技術(shù)，全面掌握電弧和光學參數(shù)，及時調(diào)節(jié)焊炬和焊縫的距離，使之達到最佳效果；能夠根據(jù)焊接對象的空間參數(shù)和焊接參數(shù)的波動進行適當調(diào)節(jié)，動態(tài)監(jiān)控焊接偏差，出現(xiàn)問題時能及時糾正，并保持良好的焊接狀態(tài)，保障焊接工作的效率，優(yōu)化焊接的質(zhì)量。

2.3 多個設(shè)備的結(jié)合焊接技術(shù)

制造大型船舶是一項規(guī)模較大的工程，其焊接過程十分復雜，需要許多設(shè)備共同運作、相互結(jié)合才能完成。對此課題的研究主要是為了使不同設(shè)備在完成焊接任務的過程中，能夠和其他設(shè)備聯(lián)合、協(xié)同工作，且還能保持自身的獨立性。多智能系統(tǒng)是該類技術(shù)的集中體現(xiàn)，其被廣泛應用于大型船舶的制造中。

2.4 機器人仿真技術(shù)

仿真技術(shù)一直屬于極其復雜的技術(shù)，使用該技術(shù)需要對焊接軌跡進行多方面的研究，包括動力學、運動學、自由度等，其中涉及到十分復雜的計算問題。目前，研究人員已經(jīng)結(jié)合各種理論知識對其進行了深入的分析和研究，包括機器學理論、模擬仿真技術(shù)、動畫顯示等，其發(fā)展前景良好，市場廣闊。

3 結(jié)束語

市場經(jīng)濟的發(fā)展為船舶制造業(yè)帶來了發(fā)展機遇，也對其提出了更高的要求。船舶制造過程中需要頻繁使用焊接技術(shù)，隨著時代的發(fā)展，對于焊接技術(shù)的先進性、精密性也有了更高的要求。焊接的自動化、智能化是現(xiàn)代船舶行業(yè)發(fā)展的主要趨勢，而在該方面我國船廠與國外船廠有著較大的差距，我國船廠需要更大的投入，更深入的研究和開發(fā)，才能創(chuàng)造更好的經(jīng)濟效益和社會效益。

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