焊接機(jī)器人在智能制造中應(yīng)用現(xiàn)狀：智能制造最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)“設(shè)計(jì)過(guò)程、制造過(guò)程和制造裝備智能化”，包括產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的數(shù)字化，制造過(guò)程中的傳感信息化和網(wǎng)絡(luò)化，制造裝備的數(shù)字化和智能化。其中，制造裝備的智能化是實(shí)現(xiàn)整體制造智能化的前提和基礎(chǔ)。在所有的智能化制造裝備中，機(jī)器人無(wú)疑是柔性制造自動(dòng)化的集中體現(xiàn)。庫(kù)維小編和你一起來(lái)了解下焊接機(jī)器人在智能制造中應(yīng)用現(xiàn)狀。
焊接機(jī)器人研究和應(yīng)用現(xiàn)狀
機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，是當(dāng)代研究十分活躍的領(lǐng)域。近十幾年來(lái)，隨著相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。為了更好地完成焊接任務(wù)，機(jī)器人生產(chǎn)廠商在機(jī)器人本體上做了相應(yīng)的調(diào)整。機(jī)器人所采用材料開(kāi)始轉(zhuǎn)向鋁、不銹鋼、高強(qiáng)鋼，所使用的板材也越來(lái)越薄。使用材料的變化在保證剛度的前提下，減少了機(jī)器人自身的質(zhì)量，降低了成本。目前市場(chǎng)上機(jī)器人的售價(jià)越來(lái)越低，性價(jià)比越來(lái)越高，各個(gè)機(jī)器人廠商紛紛推出了11~13萬(wàn)的經(jīng)濟(jì)型弧焊機(jī)器人。
下面介紹焊接機(jī)器人相關(guān)的一些技術(shù)。
1.1焊接機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)的改進(jìn)
在焊接機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)方面，近幾年一個(gè)較大的改進(jìn)就是將原來(lái)的外置式送絲機(jī)構(gòu)，改到機(jī)械臂中心。這樣避免了焊絲送絲中的打彎現(xiàn)象，由于保證了焊絲輸送穩(wěn)定，使焊接質(zhì)量進(jìn)一步提高。
1.2機(jī)器人控制器的通用化、開(kāi)放化和多軸協(xié)調(diào)控制
機(jī)器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定的動(dòng)作或作業(yè)任務(wù)的裝置，它是機(jī)器人的心臟，決定了機(jī)器人性能的優(yōu)劣。傳統(tǒng)的機(jī)器人控制器基本上采用專(zhuān)用的計(jì)算機(jī)、專(zhuān)用的機(jī)器人語(yǔ)言和專(zhuān)用的操作系統(tǒng)設(shè)計(jì)的，結(jié)構(gòu)封閉，表現(xiàn)出開(kāi)放性差、軟件獨(dú)立性差、擴(kuò)展性差、缺少網(wǎng)絡(luò)功能等缺點(diǎn)，它嚴(yán)重地影響了機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用水平。在這種情況下，開(kāi)發(fā)開(kāi)放式的機(jī)器人控制系統(tǒng)顯得非常迫切，同時(shí)開(kāi)放式機(jī)器人控制器也是當(dāng)前控制系統(tǒng)的主流和發(fā)展趨勢(shì)。
1.3焊接傳感器
焊接機(jī)器人由示教再現(xiàn)型向智能型發(fā)展，增強(qiáng)其柔性和適應(yīng)性，傳感器是必不可少的。對(duì)于自主焊接來(lái)說(shuō)，傳感器感知外部環(huán)境的變化通知機(jī)器人，機(jī)器人實(shí)時(shí)調(diào)整工作狀態(tài)，以適應(yīng)環(huán)境的變化這一點(diǎn)對(duì)于焊接來(lái)說(shuō)尤為重要。在實(shí)際焊接過(guò)程中，焊接條件是經(jīng)常變化的，如加工和裝配上的誤差會(huì)造成焊縫位置和尺寸的變化，焊接過(guò)程中工件受熱及散熱條件改變會(huì)造成焊道變形和熔透不均。
為了克服機(jī)器人焊接過(guò)程中各種不確定性因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響，需提高機(jī)器人作業(yè)的智能化水平和工作的可靠性，要求弧焊機(jī)器人系統(tǒng)不僅能實(shí)現(xiàn)空間焊縫的自動(dòng)實(shí)時(shí)跟蹤，而且還能實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的在線檢測(cè)、調(diào)整和焊縫質(zhì)量的實(shí)時(shí)控制。目前，應(yīng)用比較成熟的傳感器主要是焊縫跟蹤傳感器，主要有電弧跟蹤和激光跟蹤兩大類(lèi)。
（1）初始焊位引導(dǎo)，也稱(chēng)為焊縫搜索或接頭搜索。由于裝配誤差，可能引起焊縫位置的變化。此時(shí)如果仍然按照原示教結(jié)果進(jìn)行焊接，可能會(huì)出現(xiàn)焊偏現(xiàn)象。焊縫搜索是利用一次或多次搜索定位焊縫，在焊接前平移機(jī)器人的編程路徑，確保焊縫精確地熔敷在接頭上的過(guò)程。用于焊接機(jī)器人的焊縫搜索定位系統(tǒng)，包括點(diǎn)式及條紋式的激光傳感器，適用于不同項(xiàng)目需求。
（2）焊接過(guò)程中對(duì)焊縫實(shí)時(shí)跟蹤。焊縫跟蹤也稱(chēng)為接頭跟蹤，是指在焊接位置前方進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。這不僅可以校正機(jī)器人或?qū)C(jī)的軌跡，而且可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制，例如通過(guò)調(diào)整電壓、送絲速度或行走速度來(lái)改變焊縫成形。利用激光焊縫跟蹤傳感器在焊槍之前實(shí)時(shí)地檢測(cè)焊縫三維空間位置和曲面曲率，并將此信息發(fā)送給機(jī)器人控制器，引導(dǎo)焊槍移動(dòng)。
（3）焊后質(zhì)量檢測(cè)。利用激光傳感器的三維信息獲取能力，可以對(duì)焊后的焊縫成形質(zhì)量和缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)成形不良、咬邊等缺陷。
1.4離線編程技術(shù)
機(jī)器人離線編程（OLP—off－linprogramming）系統(tǒng)是機(jī)器人編程語(yǔ)言的拓廣，它利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的模型，在利用一些規(guī)劃算法，通過(guò)對(duì)圖形的控制和操作，在不使用實(shí)際機(jī)器人的情況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)器人程序。它是CAD/CAM/ROBOTICS一體化的產(chǎn)物。
離線編程技術(shù)的最高目標(biāo)是全自動(dòng)編程，即只需輸入工件的模型，離線編程系統(tǒng)中的專(zhuān)家系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)制訂相應(yīng)的工藝過(guò)程，并最終生成整個(gè)加工過(guò)程的機(jī)器人程序，稱(chēng)之為“傻瓜編程”。目前，還不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)編程。自動(dòng)編程技術(shù)是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。自動(dòng)編程技術(shù)的核心是焊接任務(wù)、焊接參數(shù)、焊接路徑和軌跡的規(guī)劃技術(shù)。針對(duì)弧焊應(yīng)用，自動(dòng)編程技術(shù)可以表述為在編程各階段中，能夠輔助編程者完成獨(dú)立的、具有一定實(shí)施目的和結(jié)果的編程任務(wù)的技術(shù)，是為了提高系統(tǒng)的智能，提高編程的質(zhì)量和效率而提出來(lái)的。目前除了一些較通用的離線編程系統(tǒng)外，各個(gè)機(jī)器人生產(chǎn)廠商也紛紛推出自己的離線編程系統(tǒng)。
1.5焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)和質(zhì)量保證
為了更好地監(jiān)測(cè)焊接過(guò)程，一些焊接機(jī)器人向用戶直接提供了焊接參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，用以幫助用戶觀察和記錄焊接過(guò)程參數(shù)，發(fā)現(xiàn)潛在的焊接缺陷。同時(shí)為了保證焊接質(zhì)量，機(jī)器人廠商紛紛推出專(zhuān)用焊機(jī)，采用自適應(yīng)控制方法，避免飛濺產(chǎn)生和適應(yīng)變坡口間隙的情況。目前能夠采用機(jī)器人進(jìn)行焊接的工藝方法有GTAW，GMAW，點(diǎn)焊，激光焊等，從焊接工藝的角度出發(fā)，改進(jìn)機(jī)器人的性能和輔助功能。
焊接機(jī)器人在智能制造中應(yīng)用現(xiàn)狀，隨著科技的發(fā)展，相信在制造行業(yè)中焊接機(jī)器人技術(shù)會(huì)越來(lái)越成熟，更好的服務(wù)市場(chǎng)，更智能的提高生產(chǎn)效率。
