工业机器人在不锈钢焊管生产中的应用

介绍不锈钢焊管管端焊缝自动磨削机器人、综合测量机器人和自动喷标机器人，分析不锈钢焊管生产线上焊缝磨削、钢管综合测量和钢管喷标岗位上使用机器人替代人工取得的效果。分析认为：管端焊缝自动磨削机器人可准确找出焊缝特征，并规划磨削运动轨迹，磨削内外焊缝；综合测量机器人可实现对成品钢管管端坡口、切斜、直径、不圆度及周长等参数的自动测量；自动喷标机器人可同时将钢管称重、测量结果及一些标志按要求自动喷印在钢管管端内外表面。这3种机器人的使用，可有效降低成本，提高企业竞争力。

人工智能如今不断地迅猛发展，尤其是2008年经济危机后，美国、日本、欧洲希望借机器人等实现再工业化，工业机器人以比以往任何时候更快的速度发展，更加带动了人工智能和相关领域产业的不断突破。

目前国内不锈钢焊管生产是多订单、小批量、按订单生产的离散型技术产业，其生产兼具流水线制造与个性化定制的特点，操作工人的劳动强度比较大。随着国内不锈钢焊管生产线产能过剩的现状愈发严重，劳动力成本的上升也给企业的发展带来巨大压力。同时，不锈钢焊管生产线上一些岗位的操作人员劳动强度大，或者工作环境较恶劣，对劳动者的身心健康也非常不利。很多人工工作如今已经能用机器人来实现。目前，在渤海石油装备制造有限公司多条不锈钢焊管生产线上已经使用机器人，采用视觉识别等技术，实现人工智能技术在不锈钢焊管生产线中的应用。

1管端焊缝自动磨削机器人

目前不论是直缝不锈钢焊管还是螺旋缝不锈钢焊管生产线上，都采用人工控制直线进给磨削的方式，对钢管管端250 mm的内外焊缝进行磨削。一个工位两个管端处各配置1套内焊缝磨削设备，另一个工位两个管端处各配置1套外焊缝磨削设备，需要有4名操作工。由于依靠人工控制焊缝磨削量，很难保证修磨质量，影响后续的工序。另外，这种方式劳动强度大，工作效率低。

利用机器人的先进技术，充分应用先进的控制、检测、网络通信手段，研制新型不锈钢焊管管端内外焊缝自动磨削装置，提高焊缝修磨质量，降低操作人员的劳动强度，实现内外焊缝修磨的全自动控制。

在不锈钢焊管生产线的磨削工序两端，各配置1台携带磨削机构的机器人。磨削前机器人用携带的焊缝识别装置检测内外焊缝的外观形貌，通过数据运算处理，提取焊缝的特征数据。机器人根据检测的焊缝特征数据，规划修磨运动轨迹，磨削内外焊缝。通过使用机器人焊缝自动磨削，可以根据不锈钢焊管内外焊缝实际形貌变化，准确地找出焊缝特征，能够不伤及母材，与母材平滑过渡，焊缝余高符合标准要求。

通过使用该设备，至少可以节省2~3名操作员工，大大节省了劳动成本，降低了操作工的劳动强度。焊缝自动磨削机器人的现场使用情况如图1所示。

2综合测量机器人

目前对不锈钢焊管进行的管端坡口、切斜、直径、不圆度及周长等参数的测量都是通过人工测量的方式在终检工序进行，需要至少两名操作人员在钢管两端进行测量操作，工人劳动强度大，测量精度不高，效率也低，而且这种人工采集的数据使得一些客户对其客观性和准确度产生质疑。

采用机器人测量的形式，在机器人手臂上安装检测用传感器。机器人安装于输送辊一侧，机器人带动测量框架沿钢管管壁旋转1周，检测钢管圆周曲线，计算并记录曲线和相应的数据。实现对成品钢管管端坡口、切斜、直径、不圆度及周长等参数的自动测量。

通过使用机器人综合测量，可以提高钢管生产效率与质量水平，同时数据自动采集系统可使过程质量数据的客观性得到保证，提高了产品质量在客户面前的客观性和认可度。

通过使用该设备，可以节省2名以上操作员工，降低了工人的劳动强度，提高了工作效率和测量数据的准确性和客观性。综合测量机器人的现场使用情况如图2所示。

3自动喷标机器人

目前，大多数不锈钢焊管生产厂家对出厂前的钢管进行标志都是采用人工喷印的方式，根据客户需要将需喷印的内容进行刻版，然后在钢管管端刷底漆后再用喷机对着刻版进行喷印，工人劳动强度大，而且污染严重，不能实现二维码的喷印。

采用机器人自动喷标，可以同时在钢管管端内外表面进行自动喷标，将钢管进行称重、测长后的结果以及一些标志按要求自动喷印在钢管管端内外表面。该设备可替代手动喷印钢管标志的方式，便于控制标志质量，提高生产效率，降低生产成本，优化工作环境，降低工人的劳动强度。该机器人具有结构简单，标志速度快，标记字体清晰、明显、牢靠、稳定性好等特点，可实现全自动控制，能与钢管制造企业的信息系统进行数据交换与共享，系统可以安全可靠运行，灵活方便扩展调整。

4结语

通过在不锈钢焊管生产线上一些劳动强度大、环境较恶劣的岗位上使用机器人，利用智能制造提高产品质量，有效降低了成本，提高了企业的竞争力。目前，在不锈钢焊管生产线上使用的工业机器人除列举的几项外，机器人焊接、切割引、熄弧板也得到成功应用。未来，在不锈钢焊管生产线上，通过视觉识别和工业机器人相结合，可以在钢板板边形貌数据采集和铣边控制、预焊焊缝形貌采集和错边控制等岗位上取代人工测量，通过对钢管外形尺寸的自动检测，提高不锈钢焊管工艺的控制技术，使得不锈钢焊管生产线的自动化程度得到显著提升。