清华大学学报(自然科学版)

作者：朱传辉, 王子豪, 朱志明, 张天一, 郭吉昌

单位：1. 清华大学 机械工程系, 北京 100084,2. 煤炭科学研究总院 开采研究分院, 北京 100013

关键词：多源传感,焊枪位姿,工件绝对姿态,管道焊接智能化

基金：国家自然科学基金面上项目(51775301),国家自然科学基金面上项目(52104162),北京市顺义区“北京市科技成果转化平台”建设专项项目

焊接过程智能化是提高长输油气管道现场铺设过程中管口对接外焊效率和接头合格率的有效途径。该文提出了基于多源传感的管道空间全位置焊枪位姿检测与控制算法。基于设计的组合激光结构光视觉传感与双轴倾角传感的多源传感器, 提出了应用于管道空间全位置焊接的焊枪位姿检测和控制算法, 实现了管道不同空间姿态下管段环形对接口任意位置处的焊接坡口尺寸、焊枪相对位姿及局部工件表面空间姿态的集成检测, 构建了基于多源传感的五自由度管道智能化焊接系统, 完成了焊枪位姿的智能化调控。试验结果表明, 焊枪的姿态角反馈控制误差不超过0.8°, 在管道全位置焊接过程中的焊枪横向位置跟踪偏差不超过0.25 mm, 高度跟踪偏差不超过0.63 mm。该算法可以实现任意管道空间全位置焊接过程中焊枪位姿的准确调控, 有效提高了管道外焊装备的智能化水平, 并为焊接未知姿态曲面工件时焊枪的位姿调控提供了技术支撑。

来源：2025年第5期

《清华大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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