在工業(yè)制造的精密鏈條中，焊接環(huán)節(jié)如同決定產(chǎn)品品質(zhì)的 “咽喉要道”。作為高效焊接工藝的代表，埋弧焊憑借熔敷效率高、焊縫成型美觀、煙塵污染低等優(yōu)勢(shì)，深度嵌入船舶制造、壓力容器及管道工程等關(guān)鍵領(lǐng)域。然而，傳統(tǒng)埋弧焊模式下，人工操作主導(dǎo)的焊接流程在復(fù)雜工況前暴露出明顯短板 —— 焊縫偏移、熔深不均等問題頻發(fā)，成為制約生產(chǎn)效能提升的瓶頸。焊縫跟蹤技術(shù)的革新突破，正為埋弧焊自動(dòng)化升級(jí)開辟新路徑。
一、埋弧焊工藝的技術(shù)特質(zhì)和應(yīng)用瓶頸
埋弧焊依托焊劑層下的電弧燃燒實(shí)現(xiàn)焊接，這一工藝特性既構(gòu)筑了技術(shù)優(yōu)勢(shì)，也衍生出兩大核心挑戰(zhàn)：
（一）焊縫可視化盲區(qū)
焊劑層的物理屏障隔絕了熔池的直接觀測(cè)，操作者難以實(shí)時(shí)捕捉焊縫動(dòng)態(tài)，只能憑借經(jīng)驗(yàn)判斷焊槍位置。這種 “經(jīng)驗(yàn)依賴型” 操作模式在復(fù)雜坡口焊接中存在顯著局限性。
（二）動(dòng)態(tài)工況適應(yīng)性瓶頸
實(shí)際生產(chǎn)中，工件裝配公差、焊接熱變形等因素導(dǎo)致焊縫路徑偏離設(shè)計(jì)軌跡。傳統(tǒng)人工跟蹤模式在厚板多層焊作業(yè)時(shí)，累計(jì)誤差可能引發(fā)未熔合、氣孔等致命缺陷，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)件安全性能。
二、智能跟蹤系統(tǒng)的技術(shù)解構(gòu)
現(xiàn)代焊縫跟蹤系統(tǒng)構(gòu)建起 “感知 - 決策 - 執(zhí)行” 的智能閉環(huán)，通過多技術(shù)協(xié)同實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)控制：
（一）感知層：多元傳感技術(shù)
激光視覺傳感：采用結(jié)構(gòu)光投射原理，激光條紋在焊縫表面形成變形光帶，高速攝像機(jī)捕捉圖像后，經(jīng)邊緣檢測(cè)算法解析坡口幾何參數(shù)（寬度、深度、錯(cuò)邊量）。
電弧信號(hào)分析：利用焊接電流 - 電壓的動(dòng)態(tài)波動(dòng)特征，建立電弧偏移量與電參數(shù)的映射模型，實(shí)現(xiàn)非接觸式位置監(jiān)測(cè)。
（二）決策層：智能控制算法
傳感器數(shù)據(jù)經(jīng)卡爾曼濾波降噪后，通過混合控制策略計(jì)算糾偏參數(shù)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法可基于歷史焊接數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)熱變形趨勢(shì)，提前規(guī)劃焊槍運(yùn)動(dòng)軌跡。
（三）執(zhí)行層：精密驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)
伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的焊槍調(diào)節(jié)系統(tǒng)具備 0.1mm 級(jí)定位精度，通過橫向 / 縱向聯(lián)動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)電弧軸線與焊縫中心線的動(dòng)態(tài)對(duì)齊。液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則在重載工況下展現(xiàn)更強(qiáng)抗干擾能力。
三、應(yīng)用場(chǎng)景
技術(shù)落地已在典型制造場(chǎng)景中展現(xiàn)顯著價(jià)值：
（一）場(chǎng)景應(yīng)用
船舶分段焊接：在千米級(jí)甲板拼接作業(yè)中，自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行 8 小時(shí)無偏差，較人工操作效率提升 40%。
風(fēng)電塔筒制造：針對(duì)錐型筒體螺旋焊縫，系統(tǒng)實(shí)時(shí)匹配曲率變化，熔合線直線度誤差控制在 ±0.5mm 以內(nèi)。
（二）效益分析
質(zhì)量提升：缺陷率從 12% 降至 4% 以下，返修成本降低 65%
效率突破：單件生產(chǎn)周期縮短 35%，設(shè)備利用率提升至 92%
成本優(yōu)化：減少 3 名專職焊工配置，年綜合成本下降 28%
焊縫跟蹤技術(shù)的革新正在重塑埋弧焊工藝的技術(shù)邊界。從 “經(jīng)驗(yàn)驅(qū)動(dòng)” 到 “數(shù)據(jù)智能” 的轉(zhuǎn)型，不僅破解了傳統(tǒng)焊接的精度困局，更為高端裝備制造注入了可靠的質(zhì)量基因。隨著感知技術(shù)與 AI 算法的深度耦合，埋弧焊正邁向 “自主規(guī)劃、精準(zhǔn)執(zhí)行、智能診斷” 的全自動(dòng)化新范式，為智能制造產(chǎn)業(yè)升級(jí)提供核心技術(shù)支撐。
