焊管智造AI+高頻直縫焊管制造的構(gòu)想

曹 笈,曹?chē)?guó)富

（南京凱博樂(lè)教育咨詢有限公司，南京210000）

人工智能 （artificial intelligence）是研究、開(kāi)發(fā)用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的理論、方法、技術(shù)及應(yīng)用系統(tǒng)的一門(mén)新興技術(shù)科學(xué)。隨著人工智能技術(shù)在AI+（金融、教育、交通、健康、零售、服務(wù)、智造）等領(lǐng)域取得的不同進(jìn)展，可以預(yù)料， “AI+高頻直縫焊管制造” （以下簡(jiǎn)稱焊管智造AI）將成為未來(lái)焊管制造的發(fā)展方向，使得有著近70年發(fā)展歷史的高頻直縫焊管行業(yè)實(shí)現(xiàn) “AI+智造”成為可能。由于焊管智造AI涉及面廣，包括人機(jī)交互、機(jī)器學(xué)習(xí)、信息系統(tǒng)、專家系統(tǒng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、知識(shí)工程、數(shù)據(jù)挖掘和計(jì)算理論等，是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，不僅需要投入人力、物力和財(cái)力，而且AI與高頻直縫焊管制造相結(jié)合還有許多問(wèn)題需要求解，不可能一蹴而就，筆者僅就焊管智造AI談一點(diǎn)初步構(gòu)想，以饗讀者。

1 高頻焊管生產(chǎn)工藝流程控制的現(xiàn)狀

1.1 高頻直縫焊管生產(chǎn)工藝流程

高頻直縫焊管生產(chǎn)工藝流程根據(jù)管坯材質(zhì)不同差異較大，以常見(jiàn)的水煤氣輸送用管為例，其生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

由圖1可見(jiàn)，水煤氣輸送用高頻直縫焊管的生產(chǎn)工藝流程可分成三部分，即供料系統(tǒng)、成型焊接定徑系統(tǒng)與后處理系統(tǒng)。其中，前兩個(gè)系統(tǒng)是在同一時(shí)間、對(duì)同一剛性體——管坯實(shí)施不同的工藝作業(yè)，它們的狀態(tài)直接決定高頻焊管質(zhì)量，如供料系統(tǒng)中管坯進(jìn)入焊管機(jī)組之前的縱向拉拽力F突然增大或減小，會(huì)導(dǎo)致機(jī)組中管坯運(yùn)行速度驟減或陡增，而焊接電流、電壓、速度的調(diào)節(jié)則是操作者發(fā)現(xiàn)工藝狀態(tài)異常之后的舉動(dòng)；至于后處理系統(tǒng)因焊管已經(jīng)被切斷，對(duì)前兩個(gè)系統(tǒng)沒(méi)有直接影響，所以本研究所討論的控制主要是針對(duì)供料系統(tǒng)和成型焊接定徑系統(tǒng)。

圖1 水煤氣輸送用高頻直縫焊管生產(chǎn)工藝流程

1.2 控制現(xiàn)狀

圖1 中水煤氣輸送用高頻直縫焊管的工藝流程有20多個(gè)工序，其中，焊管成型和高頻焊接工序是整個(gè)工藝流程的核心，決定焊管的品質(zhì)。但這兩個(gè)關(guān)鍵工序的控制現(xiàn)狀卻并不樂(lè)觀，主要表現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）對(duì)成型 （包括定徑）工序依據(jù)成型 （定徑）軋輥孔型參數(shù)進(jìn)行調(diào)整的嘗試。該思路僅僅考慮了管坯的基本幾何尺寸，對(duì)管坯厚度、寬度、性能以及機(jī)組精度等動(dòng)態(tài)變化缺少有效的控制手段，也沒(méi)有將管坯彈塑性的變形考慮進(jìn)去，導(dǎo)致理論與實(shí)際相去甚遠(yuǎn)，少有應(yīng)用。

（2）對(duì)焊接工序進(jìn)行自動(dòng)控制的嘗試，代表性的控制思路如圖2所示。稍加分析便知，這些控制都是在缺陷生成之后采取的滯后措施，既沒(méi)有將供料系統(tǒng)與成型焊接系統(tǒng)看成一個(gè)相互聯(lián)系、相互影響的系統(tǒng)來(lái)處理，更沒(méi)有考慮軋制力的動(dòng)態(tài)變化對(duì)焊接的影響，其控制效果并不理想。

圖2 高頻直縫焊管焊接及閉環(huán)控制系統(tǒng)

（3）因調(diào)試工個(gè)人的知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)、感覺(jué)和精力，致使焊縫品質(zhì)因人而異。一系列應(yīng)用成果證明，人工智能不僅能憑借各種傳感器時(shí)刻感知制造工藝過(guò)程中發(fā)生的、人類智能無(wú)法每時(shí)每刻感知的細(xì)微變化，彌補(bǔ)人類智能的不足；而且還能對(duì)這些細(xì)微變化做出前瞻性、趨勢(shì)性預(yù)判，并提供最優(yōu)解決方案。因此筆者認(rèn)為，倘若將人工智能與高頻直縫焊管制造相結(jié)合，則焊管制造水平必將產(chǎn)生質(zhì)的飛躍，成為名副其實(shí)的焊管智造。

2 高頻焊管智造AI構(gòu)想

2.1 基本架構(gòu)簡(jiǎn)介

一個(gè)完整的焊管智造AI由需要感知的環(huán)境、感知、Agent和自主與最優(yōu)的對(duì)環(huán)境進(jìn)行干預(yù)的執(zhí)行四部分構(gòu)成，各部分核心要義的描述見(jiàn)表1。

表1 高頻焊管智造AI構(gòu)成部分核心要義描述

2.2 高頻焊管智造AI的環(huán)境

焊管智造AI需要面對(duì)的環(huán)境包括供料系統(tǒng)、高頻直縫焊管機(jī)組、焊管坯、管坯成型焊接定徑和高頻焊接等部分。

2.2.1 供料系統(tǒng)

主要解決三個(gè)問(wèn)題：一是不斷供，保證機(jī)組得以連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)；二是確保進(jìn)入焊管機(jī)組前的管坯縱向拉拽力F恒定；三是當(dāng)縱向拉拽力出現(xiàn)變動(dòng)趨勢(shì)時(shí)能及時(shí)感知，并做出相應(yīng)反應(yīng)。

2.2.2 高頻直縫焊管機(jī)組

高頻直縫焊管機(jī)組由成型機(jī)、焊接機(jī)和定徑機(jī)三部分組成，各部分主要構(gòu)件或總成如圖3所示。這些構(gòu)件、裝置或總成中的任意一項(xiàng)都會(huì)以影響管坯運(yùn)行速度的形式來(lái)影響焊接溫度。

圖3 高頻直縫焊管機(jī)組主要部件與總成

2.2.3 焊管坯

從大類上分，目前有鋼管坯、鋁管坯、銅管坯和不銹鋼管坯等，其中，每個(gè)大類又包含若干品種，即使是同一牌號(hào)的管坯，硬度狀態(tài)不同，差異也大。鋼管坯料常見(jiàn)硬度劃分及其與HRB和HV的對(duì)應(yīng)值見(jiàn)表2。

表2 板材硬度劃分 （日本）及其與HRB和HV的對(duì)應(yīng)值

材料不同對(duì)高頻焊接的影響也不同。以硬度為例，Q195、1/2質(zhì)硬與1/8質(zhì)硬相比，前者的變形抗力約是后者兩倍，而實(shí)際焊接擠壓力Fj由公式 （1）確定

式中：FS——焊接擠壓輥施加的擠壓力；

FK——待焊管坯對(duì)焊接擠壓輥中的抗力。

公式 （1）中，F(xiàn)K會(huì)影響高頻焊接擠壓力、焊接溫度和焊接速度。

2.2.4 管坯成型

平直管坯經(jīng)過(guò)十多個(gè)道次由大到小不同孔型軋輥的軋制，被軋制成待焊開(kāi)口圓 （異型）管筒，等待隨后的焊接。在這一過(guò)程中，受操作經(jīng)驗(yàn)差異、軋輥孔型磨損、機(jī)組溫度變化、機(jī)組精度突變、管坯性能突變、管坯運(yùn)行狀態(tài)突變等因素影響，致使軋制力和管坯變形程度發(fā)生變化，而且這種變化并不僅僅出現(xiàn)在成型階段，還包括焊接段和定徑段，甚至包括鋸切過(guò)程，并影響管坯的穩(wěn)定運(yùn)行。目前焊管行業(yè)對(duì)這些 “突變”缺少有效的監(jiān)測(cè)和控制。

2.2.5 高頻焊接

高頻焊接原理建立在電磁學(xué)理論中的焦耳－楞次定律基礎(chǔ)之上，并充分利用高頻電流的臨近效應(yīng)和集膚效應(yīng)，使待焊管坯中的感應(yīng)電流及其焦耳熱能在瞬間會(huì)匯聚到待焊管坯表面和相鄰的待焊管坯兩邊緣，并且首先使管坯兩邊緣的金屬持續(xù)升溫，在達(dá)到金屬熔融溫度時(shí)由擠壓輥提供擠壓力實(shí)現(xiàn)焊接。

高頻焊接的顯著特點(diǎn)之一是將金屬加熱到焊接溫度的時(shí)間極短。高頻焊管機(jī)組型號(hào)與感應(yīng)加熱用時(shí)參考值見(jiàn)表3。從表3中的加熱時(shí)間看，都在毫秒級(jí)，用時(shí)極短。在這么短時(shí)間內(nèi)要求操作者靠肉眼很難精準(zhǔn)地判斷出焊接溫度。而人工智能可以通過(guò)建立的專家系統(tǒng)，憑借各種傳感器快速感知溫度，依靠專家系統(tǒng)自主拿出解決方案，自主采取預(yù)防措施。高頻焊接的顯著特點(diǎn)之二是加熱焊接區(qū)域較窄且不均勻。在高頻電流臨近效應(yīng)和集膚效應(yīng)作用下，管坯上的感應(yīng)電流高度集中到待焊管坯兩邊緣，通常只有幾十微米至數(shù)百微米寬，頻率越高加熱焊接區(qū)域越窄。而且由該電流引起的焦耳熱能在整個(gè)加熱焊接區(qū)域溫差很大，在距邊緣約2～3 mm寬度區(qū)域內(nèi)溫差高達(dá)700～800℃，而被直接加熱的管坯邊緣寬度極窄，人工智能必須首先解決焊接溫度精準(zhǔn)檢測(cè)與捕捉 （焊縫有時(shí)不可避免地發(fā)生偏擺）問(wèn)題。

表3 高頻焊管機(jī)組型號(hào)與感應(yīng)加熱用時(shí)參考值

高頻焊機(jī)的人工智能要感知五個(gè)方面的環(huán)境變化：①高頻焊機(jī)的輸出頻率、電流、電壓波動(dòng)值及其引起這些波動(dòng)的各元器件的變化；②高頻焊機(jī)供電線路的電壓波動(dòng)，并自主地依據(jù)波動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電流、電壓；③感應(yīng)圈與待焊開(kāi)口管筒之間的間隙，以及感應(yīng)圈前端與焊接擠壓輥的工藝距離；④焊接開(kāi)口角的動(dòng)態(tài)值，并自主依據(jù)動(dòng)態(tài)值增大或減小輸出電流電壓；⑤阻抗器的冷卻。

2.2.6 高頻直縫焊管生產(chǎn)環(huán)境的特征

（1）完全可觀察與只可部分觀察并存。簡(jiǎn)單的如管坯卷內(nèi)外圈的硬度可以借助多種監(jiān)測(cè)手段獲知，但卷中間的就不得而知；復(fù)雜的如焊縫品質(zhì)，在其形成過(guò)程中可通過(guò)焊接區(qū)金屬色澤的變化、飛濺的火花、外毛刺大小等間接知曉，但焊縫中是否存在氣孔、微裂紋、非金屬夾雜等缺陷便無(wú)從知曉。

（2）確定性與隨機(jī)性并存。以密閉在滑塊中的平輥軸承為例，在磨損達(dá)到一定程度后何時(shí)發(fā)生質(zhì)變 （局部損壞），與使用時(shí)間、潤(rùn)滑狀態(tài)、管坯強(qiáng)度、冷卻方式、操作者等關(guān)系密切，具有不確定性。

（3）片段式與延續(xù)式并存。焊管生產(chǎn)環(huán)境中的片段式指?jìng)鞲衅髟谀骋粫r(shí)刻所采集到的信息與其之前或之后的沒(méi)有關(guān)聯(lián)，如管坯運(yùn)行速度因縱向拉拽力突變而在瞬間變快或變慢，完全可以將該次變化視為孤立事件；再譬如，壓力傳感器感知到焊接擠壓力逐漸變小，這可理解為是擠壓輥孔型和擠壓輥軸承逐漸磨損的自然過(guò)程。

（4）靜態(tài)與動(dòng)態(tài)并存。在運(yùn)行的焊管機(jī)組上，靜態(tài)與動(dòng)態(tài)并存的現(xiàn)象比比皆是，如立輥與支承立輥的立輥軸，既要求隨管坯而轉(zhuǎn)動(dòng)的立輥繞立輥軸安靜地轉(zhuǎn)動(dòng)，又要求靜止?fàn)顟B(tài)的立輥軸不能有擺動(dòng)，否則，橫向軋制力就會(huì)因擺動(dòng)而發(fā)生變化。在使用焊管智造AI的情況下，傳感器能感知這種變化，從而向Agent傳遞錯(cuò)誤信息，因?yàn)榇丝虣M向軋制力的這種變化并非由管坯硬度引起，這一特征從另一個(gè)側(cè)面要求使用焊管智造AI的焊管機(jī)組的精度必須要高。

2.3 高頻焊管智造AI的感知系統(tǒng)

高頻焊管智造AI的感知系統(tǒng)主要由壓力傳感器、溫度傳感器、位移傳感器、厚度計(jì)、速度計(jì)等各類傳感器和人機(jī)對(duì)話窗口組成，通過(guò)這些傳感器時(shí)刻感知供料過(guò)程、焊管機(jī)組、管坯運(yùn)行和焊接溫度的細(xì)微變化，并以各種能量的形式傳遞給Agent，為Agent提供源源不斷的信息。如給焊接擠壓輥軸裝上壓力傳感器后，既能感知由待焊管坯強(qiáng)度和硬度變化引起FK發(fā)生的變化，又能通過(guò)擠壓輥軸的安定程度感知擠壓輥軸承的損傷程度和擠壓力的穩(wěn)定狀態(tài)，當(dāng)Agent知道這些變化后，就會(huì)主動(dòng)調(diào)節(jié)FS，使Fj與彼時(shí)的待焊管坯強(qiáng)度和硬度符合工藝規(guī)定值；或向操作者發(fā)出更換擠壓輥軸承的提示。

2.4 高頻焊管智造AI的Agent

2.4.1 確定Agent的結(jié)構(gòu)

對(duì)Agent有多種理解，筆者更傾向于是一種通過(guò)傳感器感知環(huán)境，并能自主地借助執(zhí)行器作用于該環(huán)境的實(shí)體。按模擬人類思維的不同層次，Agent可分為反映式、慎思式、跟蹤式、目標(biāo)式、效果式和復(fù)合式。根據(jù)表1中對(duì)Agent性能度量的描述，選擇復(fù)合式Agent比較合適，焊接溫度控制AI用復(fù)合式Agent的結(jié)構(gòu)如圖4所示。之所以選用復(fù)合式Agent，是因?yàn)榭紤]到一旦鋼管用Agent成功后，能夠方便地植入鋁管、銅管、不銹鋼管用Agent。

圖4 焊接溫度控制AI用復(fù)合式Agent的結(jié)構(gòu)示意圖

2.4.2 焊管智造AI之Agent應(yīng)具備的特性

（1）行為自主性。不僅能夠控制自身行為，而且還要確保對(duì)焊接溫度的控制是主動(dòng)的、自發(fā)的，目標(biāo)和意圖明確，并能根據(jù)管坯硬軟、厚薄、寬窄變化信息做出規(guī)劃與決策，將決策意圖及時(shí)通知執(zhí)行器對(duì)焊接電流、電壓、速度做出相應(yīng)調(diào)整。

（2）作用交互性。能夠通過(guò)人機(jī)對(duì)話窗口進(jìn)行交流，能夠與焊管機(jī)組進(jìn)行交互溝通，能夠感知焊管機(jī)組和其中管坯的動(dòng)態(tài)變化，隨時(shí)對(duì)這種變化做出適當(dāng)調(diào)節(jié)，使焊接在最佳狀態(tài)下進(jìn)行。

（3）面向目標(biāo)性。使焊接在最佳狀態(tài)下持續(xù)進(jìn)行是高頻焊接的終極目標(biāo)，Agent要能為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)而主動(dòng)采取一系列措施。如機(jī)組入口處的距離傳感器感知到某一時(shí)刻管坯寬度為下偏差，那么在該段管坯到達(dá)擠壓輥處焊接時(shí)，Agent能及時(shí)、主動(dòng)地增加焊接擠壓力、焊接電流、焊接電壓，或降低焊接速度，用主動(dòng)增大的擠壓力、電流、電壓或降低焊速來(lái)彌補(bǔ)管坯寬度不足對(duì)焊縫強(qiáng)度的影響。

（4）存在社會(huì)性。要求以鋼管為先行的焊管智造AI之Agent，既要滿足焊接鋼管從甲規(guī)格變換成乙規(guī)格后的推理過(guò)程和目標(biāo)意向完全一致，也需要為今后的鋁、銅、不銹鋼等焊管用焊管智造AI順利接入預(yù)留通訊接口，確保新Agent能順利集成到系統(tǒng)中而無(wú)需對(duì)原有Agent進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。

（5）結(jié)構(gòu)分布性。Agent的結(jié)構(gòu)要在物理上或邏輯上體現(xiàn)為分布式，如將焊管機(jī)組與軋輥參數(shù)、焊管坯與焊管規(guī)格參數(shù)等歸類到一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)中，將焊管工藝與優(yōu)化歸類到專家?guī)熘?，將管坯化學(xué)成分、力學(xué)性能、熱學(xué)性能、電學(xué)性能、磁學(xué)性能和光學(xué)性能等集合到知識(shí)庫(kù)中，便于技術(shù)集成、資源共享、性能優(yōu)化和系統(tǒng)整合。

（6）運(yùn)行持續(xù)性。焊管智造AI之Agent程序啟動(dòng)后，能夠在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)維持持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，以滿足焊管機(jī)組連續(xù)運(yùn)行地需要。

2.5 焊管智造AI的執(zhí)行器

焊管智造AI用執(zhí)行器主要包括交流直流伺服電機(jī)、交直流調(diào)速器、氣液壓系統(tǒng)、機(jī)械傳動(dòng)、制動(dòng)、高頻電流電壓調(diào)節(jié)電位器等，負(fù)責(zé)執(zhí)行來(lái)自Agent的指令。

3 高頻焊管智造AI的實(shí)施難點(diǎn)

（1）影響因素眾多。設(shè)計(jì)焊管智造AI的目的是實(shí)現(xiàn)恒溫焊接。但從圖1和圖3來(lái)看，焊接溫度是一系列因素綜合作用后的表象，其實(shí)質(zhì)是速度問(wèn)題；而且這些速度的變化，大多是在操作者不知情的情況下發(fā)生的，這里用vR表示。這種速度變化包括宏觀和微觀兩方面，宏觀指人能察覺(jué)到的、運(yùn)行中的管坯頓挫，微觀則指人感覺(jué)不到的頓挫，特別是后者對(duì)焊接溫度的影響更大、更難控制。因?yàn)檫@種焊接溫度的波動(dòng)幅度小，不易被人察覺(jué)，而且引起vR變化的因素太多，用函數(shù)表示為

公式（2）中的A、B、C、D、E、F……N代表管坯運(yùn)行速度影響因子，每一個(gè)因子又可能包括或組合成若干個(gè)影響因子a、b、c……n。僅以軋輥對(duì)管坯施加的軋制力PS為例，生產(chǎn)一種規(guī)格的焊管，需用軋輥50～70只，其中任意一只發(fā)生變化，如確保軋輥靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的軸承滾珠保持架突然部分損壞，且從表面看不出軋輥轉(zhuǎn)動(dòng)存在問(wèn)題，但是該軋輥對(duì)管坯施加的軋制力實(shí)際上已經(jīng)發(fā)生了變化，進(jìn)而影響管坯運(yùn)行 （焊接）速度。而發(fā)生突變的幾率始終存在，并可用公式 （3）表示

其中，n為自然數(shù)，ΔPY表示一個(gè)或多個(gè)軸承程度不同地?fù)p壞后軋制力可能產(chǎn)生的若干種組合變化，包括大小變化、力偶變化等。這些變化最終都會(huì)表現(xiàn)在管坯運(yùn)行 （焊接）速度上，問(wèn)題是并不知道何時(shí)、哪個(gè)或哪幾個(gè)軋輥的軸承會(huì)發(fā)生突變，這就對(duì)Agent的搜索、規(guī)劃、推理、建模和決策生成等的設(shè)計(jì)提出挑戰(zhàn)。

（2）焊管規(guī)格更換頻繁。這里的規(guī)格不僅指焊管外徑和壁厚，還包括冷軋退火、冷硬、Q195、Q215、Q235等不同性能的焊管。以相隔一個(gè)月生產(chǎn)同一種規(guī)格的焊管為例，即使忽略軋輥磨損、管坯差異等因素，單就機(jī)組狀態(tài)而言，如平輥軸承經(jīng)過(guò)一個(gè)月的磨損，滾珠與外殼間的間隙勢(shì)必變大，在下壓平輥時(shí)必須將這一因素考慮進(jìn)去，否則，由該平輥施加的軋制力與上一個(gè)周期比要小，這對(duì)Agent的學(xué)習(xí)能力提出更高要求。

（3）一因多果與一果多因現(xiàn)象普遍存在。這些需要Agent對(duì)感知到的信息進(jìn)行更加細(xì)致的分析、辨認(rèn)，要求專家系統(tǒng)和知識(shí)庫(kù)必須達(dá)到專家級(jí)知識(shí)，能模擬專家的思維和專家級(jí)解題水平；同時(shí)要滿足從大量數(shù)據(jù)中挖掘出隱含的、未知的、有潛在價(jià)值的因果聯(lián)系信息和知識(shí)的要求，以便決策生成最佳解決方案。

盡管人工智能在焊管機(jī)組上的應(yīng)用存在諸多困難，但焊管行業(yè)歷經(jīng)數(shù)十年的發(fā)展，工藝成熟度較高，聚集了一批專家學(xué)者，產(chǎn)品供求穩(wěn)定，對(duì)應(yīng)用人工智能有需求，這些都為人工智能在焊管行業(yè)的應(yīng)用提供了可能。

4 高頻焊管智造AI的可行性

（1）高精度高頻直縫焊管機(jī)組已經(jīng)問(wèn)世。高精度高頻焊管機(jī)組是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)焊管的前提條件，正逐步成為設(shè)備制造者與使用者的共識(shí)。設(shè)備制造商越來(lái)越重視焊管設(shè)備的制造精度，使用者也更愿意以較高的價(jià)格購(gòu)買(mǎi)高精度、高性能的焊管設(shè)備。

（2）高精度管坯。管坯精度與焊管品質(zhì)呈強(qiáng)正相關(guān)關(guān)系，高精度管坯無(wú)論從管坯化學(xué)成分和力學(xué)性能方面，還是幾何尺寸和邊緣形貌方面都能滿足高精度焊管的要求與人工智能的應(yīng)用。

（3）從業(yè)者受教育程度發(fā)生了質(zhì)的變化。新時(shí)代的操作者對(duì)計(jì)算機(jī)、人機(jī)互動(dòng)甚至是簡(jiǎn)易編程的駕馭能力更強(qiáng)，為人工智能順利進(jìn)入工業(yè)運(yùn)用并發(fā)揮作用提供了人力保證。

（4）算法模型更優(yōu)。各種更高算力和大數(shù)據(jù)，使人們對(duì)人工智能的認(rèn)識(shí)與理解達(dá)到新的高度。

（5）傳感器種類繁多。如按測(cè)量物理量分，有位移、接近、速度、溫度、力、力矩、壓力、加速度等傳感器；新型傳感器則有光纖傳感器、紅外傳感器、氣敏傳感器、生物傳感器、機(jī)器人傳感器、智能傳感器、數(shù)字傳感器等。傳感器的種類幾乎涵蓋了人類生產(chǎn)生活的各方面，這些傳感器為監(jiān)督管坯運(yùn)行、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)、速度微妙變化等提供了精準(zhǔn)、及時(shí)的檢測(cè)手段，并最終根據(jù)這些信息提前對(duì)焊接溫度進(jìn)行干預(yù)、實(shí)現(xiàn)焊管智造AI化。如硬軟不同的管坯會(huì)影響焊接開(kāi)口角的大小和高頻電流臨近效應(yīng)的強(qiáng)弱，通過(guò)壓力傳感器和接近傳感器，就能在焊管成型階段準(zhǔn)確感知管坯的硬軟，計(jì)算出與之對(duì)應(yīng)的焊接開(kāi)口角和臨近效應(yīng)，并預(yù)先生成相應(yīng)的焊接電流和電壓，從而保證給出的焊接溫度恰好與彼時(shí)的管坯狀態(tài)匹配。

（6）焊管生產(chǎn)工藝的相似性。盡管焊管規(guī)格大小、壁厚、材質(zhì)差異很大，但是，制造原理、生產(chǎn)設(shè)備、工藝流程相同，對(duì)應(yīng)道次的成型、焊接和定徑軋輥孔型相似，成組技術(shù)的特征明顯，這些都為人工智能中的傳感器、語(yǔ)言識(shí)別、圖像識(shí)別、知識(shí)庫(kù)和專家系統(tǒng)的應(yīng)用與建立提供了可能，也使得要構(gòu)建的焊管智造AI框架相對(duì)簡(jiǎn)單。

5 結(jié)束語(yǔ)

高頻焊管智造AI市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊。僅河北省唐山和滄州兩地高頻直縫焊管生產(chǎn)企業(yè)就有400余家，每個(gè)企業(yè)少則一兩條生產(chǎn)線，多則五六十條生產(chǎn)線，這還不包括鋁管、銅管和不銹鋼焊管生產(chǎn)線。

高頻焊管智造AI促進(jìn)焊管品質(zhì)達(dá)到質(zhì)的飛躍。在人工智能中，對(duì)于給定的問(wèn)題，智能系統(tǒng)的行為一般是找到能夠達(dá)到所希望目標(biāo)狀態(tài)的動(dòng)作序列，并使其所付出的代價(jià)最小、性能最好、方案最優(yōu)。

高頻焊管智造AI不僅是焊管行業(yè)產(chǎn)業(yè)升級(jí)的助推器與理想的生產(chǎn)模式，而且能顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)者的工作強(qiáng)度，節(jié)省人力成本。