对焊接机器人重要技术的分析

2020-11-25王洋曲瑞

建材发展导向 2020年2期

王洋曲瑞

（1.沈阳蒙塔萨汽车零部件有限公司，辽宁沈阳 110000；2.沈阳盛达因机电设备有限公司，辽宁沈阳 110000）

1 焊接机器人技术现状

1.1 焊缝跟踪技术

焊缝跟踪技术是在实际焊接过程中，基于环境因素的影响来对焊接路径和焊接参数进行调整，确保焊接质量的可靠性。在针对焊缝跟踪技术研究过程中，其主要借助于传感器技术和控制理论方法，而且近代模糊数学和神经网络也在焊接跟踪技术中进行应用。在当前焊接跟踪技术应用过程中，初步传感器与人类视觉相接触，以此来对焊缝和神经网络进行检测，并将其在焊缝跟踪系统模糊控制焊缝跟踪中进行应用，这也有效地提高了焊接跟踪技术的智能化水平。

1.2 离线编程

离线编程作为编程语言的进一步拓展，其依托于计算机图形学和规划算法来进行机器与工作环境模型的构建，这样在实际焊接机器人操作过程中，能够与相关的焊接路径、参数等相结合，合理进行轨迹规划，从而保证生产的高质量和精准性。

1.3 弧焊电源技术

弧焊是焊接中较为重要的一项技术，近年来随着计算机应用技术和电子技术的发展，机器人弧焊技术发展速度较快，其通过利用微处理机和反馈控制系统来实现对电源动静特性的无机控制，同时也能够对短弧焊电流和脉冲焊电流等进行控制，有效地保证了机器人弧焊操作的稳定性和高效性。

1.4 遥控焊接技术

遥控焊接技术主要是在一些较为危险及特殊环境下，由人来对焊接机器人进行操作，从而实现远程监视和控制，确保焊接任务的完成。遥控焊接技术涉及到多学科的知识，其也是当前焊接自动化和智能化的最直接体现。

2 焊接机器人技术的发展趋势

2.1 智能传感器和机器人多传感器信息融合技术

由于基本传感器只有一个信号转换元件，但随着智能技术的发展，智能传感器应运而生，其处理器件实现了高度集成。由于单个传感器信息不能为智能机器人提供准确、可靠的信息，因此需要对多传感器信息进行集成，以实现传感器信息的综合利用和准确判断。多传感器技术在焊接机器人中的应用，可以促进焊接机器人技术的发展，有效地调节机器人的运行状态，提高机器人的智能化水平和效率。在焊接机器人的实际操作中，会受到多种因素的干扰。使用单一传感器时，不能准确判断周围环境。为了提高焊接机器人的工作效率，需要融合多传感器信息，采用柔性集成处理，有效地分析焊接机器人的具体工作条件，提高焊接机器人的工作效率。

2.2 焊接机器人与周边焊接设备的柔性化集成

焊接机器人与柔性外部设备控制的协调，有助于减少辅助时间，提高工作效率。为了保证球形或椭圆形工件在焊接过程中保持整个熔池水平或稍低的坡度，焊接变位机必须不断改变工件的位置和姿态。焊接过程中定位装置不固定，为了提高整个系统的运行效率，保证整个系统质量的提高，需要对ARC 焊接电源和夹具进行合理的配置。

2.3 焊接机器人系统的智能化

焊接机器人的整个焊接过程比较复杂，在实际焊接过程中涉及到更多的问题，如电、磁、热、光等，因为这些因素都具有非线性特性，这使得建立精确的数学模型成为不可能。基于人工神经网络的自学习能力和自适应能力，其信息量大，可以实现高速运算，因此将其应用于焊接机器人系统中，可以有效地促进智能焊接机器人的发展。

2.4 多智能系统的融合

基于单智能机器人的多智能焊接机器人研制。多智能焊接机器人通过多机器人之间的协调操作完成具体的焊接任务。在实际设计中，主要是基于逻辑、功能和物理来划分独立、经济的多智能单元，各单元之间相互通信，相互协作，完成一些较为复杂、专门的焊接操作。当多个机器人共同完成同一焊接任务时，需要将焊接机器人与柔性结合起来，明确机器人之间的分工，保证各机器人协调操作，实现信息交换，从而保证焊接效率和质量的全面提高。

3 焊接机器人焊缝成形质量控制技术

焊缝成形质量控制技术是在焊接过程中，利用视觉传感方法监控、检测焊接动态熔池几何尺寸、焊缝背面熔宽的变化，根据变化相应的实时调整焊接参数、焊枪姿态与运动轨迹，使焊缝得到良好成形。焊缝成形质量控制技术主要包括:焊接熔池动态信息传感、焊接过程建模，智能控制器设计三个方面。

3.1 焊接熔池动态信息传感

焊接熔池动态信息传感是焊缝成形质量控制过程的一个重要环节。基于视觉传感在线实时获取的熔池动态信息能够直接反应焊接过程金属熔化的动态行为，因此视觉传感方法是焊接熔池动态过程控制中最常用到的方法。国内外研究人员对视觉传感测量焊接动态熔池自由表面参数的方法进行了深入研究。

3.2 焊接过程建模与控制器设计

焊接过程的建模是在焊接过程中，建立焊接参数对焊缝成形的影响规律模型。建模是控制器设计的基础，其模型的准确性决定了控制系统对焊接熔池动态过程控制有效性。由于焊接过程具有多变量耦合、时变、非线性等特点，采用传统的数学模型无法真实的反应焊接过程，很难达到理想的控制效果。随着现代神经网络、模糊集合与粗糙集合等智能建模方法的提出与应用到焊接过程的模型建立中，焊缝成形质量控制技术有了显著的突破。