|
焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)分析及發(fā)展探究
李小輝 2021/5/3 17:23:05
（襄陽技師學(xué)院，湖北 襄陽 441000）
摘要：目前，世界工業(yè)的發(fā)展迅速，國內(nèi)外對于焊接技術(shù)的發(fā)展需求不斷提高，傳統(tǒng)的手工焊接技術(shù)已經(jīng)不能再滿足更高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的技術(shù)要求。焊接機(jī)器人技術(shù)比傳統(tǒng)手工焊接技術(shù)的工作效率高，同時(shí)，還能改善工作環(huán)境，焊接機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)在已經(jīng)普遍應(yīng)用到各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域。本文就目前國內(nèi)外的機(jī)器人焊接技術(shù)現(xiàn)狀，從幾個(gè)方面探討焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢。
關(guān)鍵詞：手工焊接技術(shù)；焊接機(jī)器人；發(fā)展趨勢
0前言
近些年，在工業(yè)制造里，微電子、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、人工智能等技術(shù)不斷更新，并向各個(gè)領(lǐng)域滲透。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展能夠體現(xiàn)出一個(gè)國家智能制造的實(shí)力，是現(xiàn)代化生產(chǎn)發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)。我國機(jī)器人焊接技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)已經(jīng)開始替代了一部分傳統(tǒng)手工焊接技術(shù)，取得了很大的效率，未來的焊接機(jī)器人將更加智能，并適應(yīng)各種復(fù)雜工作環(huán)境。
1 焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀
過去的幾十年里機(jī)器焊接技術(shù)發(fā)展速度較快，涌現(xiàn)了一大批科學(xué)工作者對焊接工藝和焊接技術(shù)進(jìn)行研究，并產(chǎn)生了許多的實(shí)用成果，提供了更高質(zhì)量，高效率的焊接技術(shù)，并將這些技術(shù)帶入到生產(chǎn)制造中。當(dāng)下的機(jī)器人焊接技術(shù)大規(guī)模的投入，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的焊接質(zhì)量，從而降低了生產(chǎn)成本，也極大的改善了工作環(huán)境。成規(guī)模的自動(dòng)化焊接技術(shù)終將取代傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，增強(qiáng)市場競爭力。而企業(yè)更高的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)需求也將促使焊接機(jī)器人的新技術(shù)發(fā)展。
1.1焊接機(jī)器人專用弧焊電源
在焊接過程中，弧焊電源能夠供給焊接電弧電能以及適宜電弧焊接工藝所需電氣特性的作用。性能良好、工作穩(wěn)定的弧焊電源是保證電弧穩(wěn)定燃燒和焊接過程順利進(jìn)行并得到良好焊接接頭的必要條件之一。同樣，焊接機(jī)器人專用的弧焊電源，將直接影響到焊接的質(zhì)量和效率，因此對于焊接器人的弧焊電源研究非要必要。目前，弧焊機(jī)器人電源較常用有逆變電源和晶閘管電源兩種，對這兩種專用弧焊電源的研究能夠提升焊接過程中穩(wěn)定的電弧，從而產(chǎn)生性能更高的焊接接頭。
1.2焊縫跟蹤技術(shù)
焊接機(jī)器人施焊過程中，焊接環(huán)境會受到各種因素的影響，如:強(qiáng)弧光輻射、高溫、煙塵、飛濺、坡口狀況、加工誤差、夾具裝夾精度、表面狀態(tài)和工件熱變形等，會導(dǎo)致燭炬偏離焊縫，從而造成焊接質(zhì)量下降甚至失敗。焊縫跟蹤技術(shù)的研究就是根據(jù)焊接條件的變化，要求弧焊機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)檢測出焊縫的偏差，并調(diào)整焊接路徑和焊接參數(shù)，保證焊接質(zhì)量的可靠性。焊縫跟蹤技術(shù)的研究以電弧傳感器和光學(xué)傳感器為主。電弧傳感器的實(shí)時(shí)性好，焊槍運(yùn)動(dòng)靈活，符合焊接過程低成本自動(dòng)化的要求，適用于熔化極焊接場合。光學(xué)傳感器的研究又以視覺傳感器為主，視覺傳感器所獲得的信息量大，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理的最新技術(shù)，大大增強(qiáng)弧焊機(jī)器人的外部適應(yīng)能力。
1.3 多設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)
在生產(chǎn)制造中，焊接機(jī)器人通常是由多個(gè)系統(tǒng)和工作站構(gòu)成，其中包括機(jī)器人本體、焊接控制柜、焊接電源、焊接系統(tǒng)、工件夾具等。完成復(fù)雜的焊接作業(yè)時(shí)，需要多套焊接機(jī)器人設(shè)備同時(shí)工作，要做到有效工作并提高工作效率，就必須讓每組設(shè)備和各單元之間能夠協(xié)調(diào)有序。因此多設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)能夠使焊接工作更加流暢性，加大焊接效率，提升焊接品質(zhì)。
1.4焊接機(jī)器人系統(tǒng)仿真技術(shù)
仿真技術(shù)能夠提前演示工作狀態(tài)，并在計(jì)算機(jī)上模擬出計(jì)算結(jié)果和動(dòng)態(tài)效果圖，對生產(chǎn)制造具有指導(dǎo)意義。
以焊接機(jī)器人為對象，在電腦上按原型建模并設(shè)置與實(shí)際相同的工作環(huán)境參數(shù)，模擬出整個(gè)機(jī)器人焊接的工作場景，并對其復(fù)雜的力學(xué)、熱學(xué)、光學(xué)等參數(shù)進(jìn)行記錄和計(jì)算，對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分析診斷。當(dāng)模擬產(chǎn)生的結(jié)果與預(yù)期有差距，可調(diào)整設(shè)計(jì)方案對其優(yōu)化設(shè)計(jì)，從而改善焊接效果。機(jī)器人焊接仿真技術(shù)的應(yīng)用能避免很多錯(cuò)誤或低效的焊接方式。
2 焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢
2.1 多傳感器信息智能融和技術(shù)
機(jī)器人技術(shù)不斷的發(fā)展，對機(jī)器人系統(tǒng)的精確性和穩(wěn)定性提供信息支持的傳感器技術(shù)也將面臨著全新的挑戰(zhàn)，在輸入信息方面使用單一傳感信號的可靠性不高，但智能機(jī)器人對這一條件的要求很高，因此多傳感器智能信息融合技術(shù)的研究顯得異常重要。它可以對各種信息進(jìn)行綜合的處理， 并通過這些信息正確理解環(huán)境，從而保證機(jī)器人系統(tǒng)處理信息的準(zhǔn)確性和高效性。
2.2焊接機(jī)器人多智能控制系統(tǒng)
使用單智能裝備焊接技術(shù)，設(shè)置穩(wěn)定的焊接參數(shù)（焊接速度，變位系數(shù)，焊接電流，電壓）可直觀的保證焊縫的質(zhì)量。但單體智能機(jī)器人的發(fā)展已經(jīng)不能滿足日益增長的生產(chǎn)需求。多智能機(jī)器人控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多臺機(jī)器人同時(shí)協(xié)調(diào)工作，完成一系列復(fù)雜的焊接任務(wù)。目前，多智能機(jī)器人控制系統(tǒng)最大的技術(shù)難題是（未完，下一頁）
|