盛治鵬

摘 要：為確保壓力容器使用安全，國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)重點(diǎn)針對(duì)壓力容器焊縫咬邊以及余高等尺寸問題進(jìn)行了嚴(yán)格規(guī)定。其中，為加強(qiáng)對(duì)壓力容器焊縫咬邊以及余高等尺寸問題的檢測(cè)分析，本文主要壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)情況，重點(diǎn)針對(duì)基于人工智能條件下的壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)方法進(jìn)行研究與分析。并通過闡明常見的檢測(cè)方法及優(yōu)缺點(diǎn)，人工智能在特種設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用前景進(jìn)行展望，希望通過本文的研究與分析，可以給同行業(yè)人員提供一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：人工智能;壓力容器;焊縫表面形貌;檢測(cè);應(yīng)用

前言：壓力容器焊縫表面形貌與焊縫質(zhì)量之間存在密切相關(guān)的聯(lián)系，結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)來看，壓力容器常見的焊縫外觀缺陷主要以咬邊、凹陷以及焊接變形等為主。當(dāng)焊縫外觀缺陷問題表現(xiàn)過于明顯時(shí)，往往就會(huì)對(duì)壓力容器的安全使用造成不良影響。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)安全事故問題。近些年來，為進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)壓力容器安全使用的規(guī)范管理，行業(yè)內(nèi)部人員重點(diǎn)針對(duì)壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)工作進(jìn)行了統(tǒng)籌規(guī)劃與合理部署。其中，為提高壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)效率，研究人員主動(dòng)將人工智能技術(shù)方法融入到壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)工作體系當(dāng)中，保障壓力容器使用安全。

1 壓力容器焊縫外觀缺陷問題表現(xiàn)及成因分析

結(jié)合以往的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)來看，壓力容器常見的焊縫外觀缺陷問題主要表現(xiàn)為咬邊、凹陷、焊縫余高、焊接變形等問題為主。其中，所謂的咬邊問題主要是指沿焊趾在木材部分形成部分凹陷或者溝槽問題，咬邊問題的存在會(huì)進(jìn)一步減少母材有效截面積會(huì)，對(duì)結(jié)構(gòu)整體承載能力造成不利影響[1]。焊縫余高主要是指焊縫表面兩焊趾連線位置存在不合理問題，當(dāng)余高問題表現(xiàn)過大時(shí)，焊縫表面會(huì)出現(xiàn)凸起現(xiàn)象，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)明顯的應(yīng)力集中現(xiàn)象。從客觀角度上來看，上述問題出現(xiàn)的根本成因在于在前期生產(chǎn)制造期間，相關(guān)負(fù)責(zé)人員對(duì)于壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)工作落實(shí)不到位。再加上生產(chǎn)人員對(duì)于壓力容器生產(chǎn)制造標(biāo)準(zhǔn)缺乏掌握，導(dǎo)致外觀缺陷問題嚴(yán)重化。

2 人工智能在壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1 焊縫檢驗(yàn)尺檢測(cè)法

焊縫檢驗(yàn)尺檢測(cè)法基本上可以視為近些年來人工智能在壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)中的具體應(yīng)用表現(xiàn)。在具體操作過程中，工作人員需要利用焊縫檢測(cè)尺對(duì)準(zhǔn)零位并緊固螺絲。與此同時(shí)，工作人員應(yīng)該使用咬邊深度尺進(jìn)行測(cè)針處理，并針對(duì)筒體環(huán)焊縫咬邊深度進(jìn)行精準(zhǔn)測(cè)量。完成上述操作之后，工作人員應(yīng)該將三點(diǎn)測(cè)量面接觸在工件位置上。

需要注意的是，不可將其放在焊縫位置或者存在缺陷問題的位置。此時(shí)應(yīng)該將高度尺進(jìn)行緊固，咬邊深度尺應(yīng)該盡量放松。這樣一來，利用工件表面實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫檢測(cè)尺校準(zhǔn)以及調(diào)零工作，基本上可以達(dá)到預(yù)期效果。除此之外，工作人員可以將焊縫檢測(cè)紙放在待檢焊縫位置當(dāng)中，仲有邊深度尺下滑處理方式，對(duì)縱焊縫咬邊深度進(jìn)行測(cè)量分析[2]。

2.2 激光視覺檢測(cè)法

激光視覺檢測(cè)法在一定程度上可以實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫余高、寬度以及咬邊深度等關(guān)鍵參數(shù)的同時(shí)檢測(cè)。在檢測(cè)分析過程中，該檢測(cè)方法可利用光檢測(cè)原理，從所拍攝的焊縫圖像中提取關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)當(dāng)前壓力容器焊縫表面形貌質(zhì)量情況進(jìn)行檢測(cè)分析。在具體實(shí)施過程中，工作人員可利用單激光器以及單相機(jī)檢測(cè)方法對(duì)待測(cè)對(duì)象的形貌表現(xiàn)情況進(jìn)行檢測(cè)分析?；蛘咭部梢岳脝渭す馄髋c雙相機(jī)檢測(cè)法結(jié)合應(yīng)用的方式進(jìn)行應(yīng)用實(shí)踐。

在具體操作過程中，工作人員可利用工業(yè)相機(jī)與一字線激光夾相結(jié)合的方式進(jìn)行操作應(yīng)用。其中，工作人員可利用專用夾具固定工業(yè)相機(jī)與一字線激光器，確保相機(jī)軸線與水平面始終保持垂直狀態(tài)。在一字線激光器出射激光面以及水平夾角的控制方面，應(yīng)該按照規(guī)定要求進(jìn)行合理控制。對(duì)于所采集到的焊縫激光線圖像，可通過將圖像數(shù)據(jù)傳輸應(yīng)用的方法，傳輸?shù)剿惴ǔ绦蛑?，完成圖像處理以及參數(shù)計(jì)算等一系列工作。根據(jù)最終參數(shù)表現(xiàn)與特種設(shè)備常規(guī)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，判斷當(dāng)前壓力容器焊縫表面是否存在質(zhì)量缺陷問題[3]。

2.3 免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)法

與傳統(tǒng)焊縫檢測(cè)方法不同，免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)法可根據(jù)焊縫表面形貌情況，對(duì)焊縫表面形貌多個(gè)參數(shù)進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)與動(dòng)態(tài)獲取。其中，在應(yīng)用免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)法的過程中，工作人員可根據(jù)不同焊縫特征表現(xiàn)利用該種方法提取焊縫特征參數(shù)。結(jié)合以往的經(jīng)驗(yàn)來看，傳統(tǒng)以曲線極值法以及多項(xiàng)式擬合曲線求解法為首的檢測(cè)方法所涉及到的誤差問題較多。

為規(guī)避傳統(tǒng)方法存在的弊端問題，免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)法主動(dòng)結(jié)合深度學(xué)習(xí)原理，并以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為依托，實(shí)現(xiàn)對(duì)特征點(diǎn)提取工作的有效處理。舉例而言，工作人員可利用基于深度學(xué)習(xí)的焊縫輪廓圖像特征點(diǎn)提取算法，為后續(xù)參數(shù)數(shù)值計(jì)算提供良好基準(zhǔn)[4]。

3 人工智能在壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)中的應(yīng)用優(yōu)缺點(diǎn)分析

本文主要結(jié)合上述三種檢測(cè)技術(shù)原理及內(nèi)容，對(duì)當(dāng)前三種檢測(cè)技術(shù)在壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)中的優(yōu)缺點(diǎn)問題進(jìn)行研究與分析：

（1）焊縫檢驗(yàn)尺檢測(cè)法。焊縫檢驗(yàn)尺檢測(cè)法主要以焊縫檢測(cè)尺為檢測(cè)工具，其結(jié)構(gòu)合理且外形美觀，適用范圍較廣。結(jié)合以往的檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)來看，焊縫檢驗(yàn)尺檢測(cè)法所涉及到的檢測(cè)精度為0.5mm，是當(dāng)前壓力容器焊縫形貌檢測(cè)常用的測(cè)量工具。但是需要注意的是，應(yīng)用該方法進(jìn)行測(cè)量分析時(shí)，需要工作人員對(duì)檢測(cè)部位進(jìn)行初選處理，且每個(gè)參數(shù)需要進(jìn)行分別測(cè)量，在效率方面表現(xiàn)較低。最重要的是，該步驟容易受到人工操作的影響而出現(xiàn)誤差問題。

（2）激光視覺檢測(cè)法。激光視覺檢測(cè)法在測(cè)量誤差方面一般不會(huì)超過0.1mm，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)AB類焊縫非接觸式測(cè)量過程，可同時(shí)獲取多個(gè)關(guān)鍵參數(shù)。最重要的是，該檢測(cè)方法可在移動(dòng)檢測(cè)中獲取各參數(shù)的最大數(shù)值以及具體部位，可提高焊縫檢測(cè)效率。

（3）免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)法。這類檢測(cè)方法主要利用深度學(xué)習(xí)技術(shù)的圖像分析功能以及數(shù)據(jù)整合功能對(duì)檢測(cè)參數(shù)所呈現(xiàn)出的特征以及缺陷進(jìn)行研究與分析。與上述兩種方法不同，該項(xiàng)檢測(cè)方法在測(cè)量誤差方面嚴(yán)格控制在0.08mm，在精確性方面表現(xiàn)更高。最重要的是，該檢測(cè)方法除了可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)AB類焊縫非接觸式測(cè)量工作之外，還可以實(shí)現(xiàn)對(duì)CDE類焊縫凸度以及凹度等參數(shù)的測(cè)量，具有重要的應(yīng)用價(jià)值[5]。

不難看出，目前以免標(biāo)記錨點(diǎn)檢測(cè)法為主的人工智能檢測(cè)技術(shù)所體現(xiàn)出的應(yīng)用效率以及應(yīng)用質(zhì)量更高一些。

結(jié)論：總而言之，人工智能在壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)中可以發(fā)揮出較好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，基本上可以規(guī)避傳統(tǒng)檢測(cè)技術(shù)存在的滯后性問題。鑒于人工智能壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)技術(shù)的重要性，建議在未來的發(fā)展中，行業(yè)內(nèi)研究人員應(yīng)該主動(dòng)結(jié)合人工智能前沿發(fā)展動(dòng)態(tài)，對(duì)當(dāng)前人工智能壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)技術(shù)體系存在的不足問題進(jìn)行及時(shí)改進(jìn)。并通過積極健全完善焊縫表面形貌質(zhì)量合格評(píng)價(jià)系統(tǒng)以及相關(guān)評(píng)價(jià)體系，保障人工智能與壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)技術(shù)融合使用。相信在全體人員的不斷努力下，人工智能在壓力容器焊縫表面形貌檢測(cè)中可以發(fā)揮出更好的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。

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