焊接智能化与智能化焊接机器人技术研究进展

焊接机器人现状及发展趋势探究

摘要：在现阶段的工业生产实践过程中，焊接机器人已经得到了普遍的推广运用。焊接机器人由于具备自动化与智能化的焊接操作特征，因此能够有效取代人工焊接操作的传统工艺方法。近些年以来，焊接机器人的系统组成结构正在趋向于日益获得完善，焊接机器人在工业领域的实践运用范围也得到了明显的扩大。因此，本文探讨了焊接机器人在当前时期阶段的技术发展总体状况，探究焊接机器人的工艺技术未来发展趋势。

关键词：焊接机器人；实践运用现状；技术发展趋势

焊接工序构成了工业生产必不可少的工序组成部分，焊接工序的操作实施过程表现为人身伤害风险较高的特征。并且，人工进行零部件的焊接操作处理还会导致产生较多的人力资源成本以及生产时间成本，不利于促进工业企业获得最大化的经济效益。由此能够判断得出，焊接机器人在目前的企业焊接生产操作过程中需要得到更大范围的普及运用，切实控制焊接操作的人工实施成本，促进企业达到更高层次的经济效益利润目标。

一、焊接机器人的基本组成结构

对于焊接机器人而言，目前机器人的基本系统组成结构应当包含机器人的控制柜、本体结构、焊接系统、示教器、传感监测系统、辅助焊接设备、自动化的综合控制处理系统等。焊接机器人的核心设备部件主要集中在机器人的本体结构中，重点包含示教器与控制柜等，焊接系统可以划分为焊枪焊钳、焊接电源、供气机构与送丝机构，辅助焊接设备主要为焊接工装夹具以及自动化的移动控制系统。

此外，系统外部的自动传感监测装置能够重点针对于电弧焊的焊缝缺陷、空间环境数据等进行实时性的采集反馈，有效确保了焊接操作全面实施中的系统电压变化波动状况能得到完整的监测[1]。自动化的视觉传感器可以接收实时性的外部环境传输数据，然后将现有的焊接监测数据反馈给综合性的自动控制处理系统。在此前提下，具有综合控制处理功能的机器人系统就会协调控制现有的机器人运行状况，确保经过传感器采集获得的各项数据信息都能得到完整的反馈。

浅谈工程机械制造业智能化焊接技术现状与前景 王清曌

发布时间：2023-07-29T11:40:03.299Z 来源：《中国电业与能源》2023年8期 作者： 王清曌

[导读] 本文以工程机械结构件焊接生产的价值流为出发点，分析了批量生产型企业焊接智能化技术发展的瓶颈问题及需求；从焊接柔性焊接技术、焊接信息追溯到焊接机理模型研究三个层次，综述了当前工程机械制造业焊接智能化技术现状与瓶颈问题。分析认为，工程机械

智能化焊接是跨学科技术综合应用的体现，根基是焊接工艺机理性研究及理论的发展，基础是柔性机构的设计及制造的突破，关键是多源

传感技术与生产及研究需求的高度贴合应用，在以上基础之上，建立焊接过程的闭环反馈模型，最终实现工程机械结构件焊接制造的智能

化。

上海三一重机股份有限公司 临港工艺所 上海 200240

摘要：本文以工程机械结构件焊接生产的价值流为出发点，分析了批量生产型企业焊接智能化技术发展的瓶颈问题及需求；从焊接柔

性焊接技术、焊接信息追溯到焊接机理模型研究三个层次，综述了当前工程机械制造业焊接智能化技术现状与瓶颈问题。分析认为，工程

机械智能化焊接是跨学科技术综合应用的体现，根基是焊接工艺机理性研究及理论的发展，基础是柔性机构的设计及制造的突破，关键是

多源传感技术与生产及研究需求的高度贴合应用，在以上基础之上，建立焊接过程的闭环反馈模型，最终实现工程机械结构件焊接制造的

智能化。

关键词：价值流图；焊接工艺；柔性制造；机理模型；AI技术

序言

工程机械制造业素有“钢铁裁缝”的美称，焊接即为其核心工艺之一。在大型结构件制造中，焊接工序约占整个制造过程1/4的时间，人

员投入约占25%，是各企业在生产成本、质量控制的必争之地。

随着智能制造时代的到来，智能化焊接也成为了研究热点。近年来，许多大型制造业纷纷垂范，构建了智能化焊接示范站或示范点。

例如三一重工[1-2]18号厂房的智能车架焊接线，结合接触传感技术，实现了复杂结构件的智能定位焊接；徐工[3]的智能转台焊接线，利用

智能焊接技术介绍

智能焊接技术是一种集成计算机、机械、电力和传感器技术的先进焊接方法。它在传统焊接基础上进行了创新和改进，实现了焊接过程的自动化和智能化。智能焊接技术的引入，弥补了传统焊接技术的不足之处，提高了焊接质量和效率，减少了劳动力成本和环境污染。

一、智能焊接技术的原理和特点

智能焊接技术的核心是计算机控制系统。它通过传感器获取焊接过程中的相关数据，经过计算和分析后，对焊接参数进行自动调整和优化，最终实现焊接过程的自动控制。

智能焊接技术的特点主要包括以下几个方面：

1. 高精度：智能焊接技术可以实现对焊接参数的精确控制，从而确保焊接质量的稳定和一致性。

2. 高效率：智能焊接技术的自动化程度高，可以减少人工操作的时间和工作量，提高焊接效率。

3. 高安全性：智能焊接技术可以减少工人接触焊接火花和有害气体的机会，降低焊接过程中的安全风险。

4. 环保节能：智能焊接技术在焊接过程中能够有效控制焊接参数，减少能源的浪费和环境污染。

二、智能焊接技术的应用领域

智能焊接技术广泛应用于以下几个领域： 1. 汽车制造：智能焊接机器人在汽车制造领域得到广泛应用。它可以做到高精度的焊接工艺，提高汽车焊接质量和生产效率。

2. 压力容器制造：智能焊接技术可以对压力容器的内外壁进行精确焊接，确保其密封性和安全性。

3. 航空航天：航空航天领域对焊接工艺要求非常高，智能焊接技术可以减少焊接缺陷，提高航空航天设备的可靠性和安全性。

4. 建筑工程：智能焊接技术可以用于建筑结构的焊接，提高焊接质量和施工效率。

5. 电子器件制造：智能焊接技术可以用于电子器件的焊接，提高焊点质量和可靠性。

三、智能焊接技术的发展趋势

随着科技的不断进步，智能焊接技术将会得到进一步的发展和应用。以下是智能焊接技术的几个发展趋势：

1. 集成化：智能焊接技术将会与其他相关技术进行更紧密的集成，以实现更高效、更智能的焊接过程。

2. 机器人化：智能焊接机器人将会更加智能化和多功能化，可以完成更复杂的焊接任务。

自动焊接技术研究

摘要:随着现代数字化水平的日益成熟,自动焊接技术得到较大发展,数字焊机与数字化的控制技术逐渐在市场上得到广泛应用。本文从我国自动焊接技术的发展现状、作用意义等方面进行分析,并对其未来的发展趋势进行预测,进一步促进我国自动焊接技术的健康发展。

关键词:自动焊接技术 现状研究 发展趋势 健康发展

自动焊接技术在工业及制造领域均得到广泛的应用和提高,焊接技术的发展越来越受到工业生产及制造企业的关注。自动焊接技术是集电、焊、机等技术共同集合而成的,其涉及的技术领域较为广泛,因此,要求的水平也相对较高;为了更好地满足社会及行业的不同需求,更好地提高焊接技术水平、提高企业的生产效率及产品质量,对自动焊接技术的发展进行研究具有十分重要的意义。

1 自动焊接技术的定义

自动焊接技术是指要利用自动化的控制系统、焊接夹具、装卡定位系统及优质的焊接材料、先进的设备工艺等技术进行有机结合,以便实现焊件的较高品质及效率的生产,实现较低的成本与批量化生产,以确保产品生产的高质、高效。

2 我国自动焊接技术的现状分析 我国制造业中的自动焊接水平有了显著提高,也在一定程度上促进了我国焊接技术的发展。基于我国的制造业及化工业的生产及运行状况能力有限,加上企业管理者的经营意识、对市场的预测能力等方面的制约,与发达国家相比,我国自动化焊接的总体水平仍然较低,且发展的水平也不平衡,在今后的过程中仍面临严峻的挑战[1]。

2.1 自动焊接技术有待提高

我国自动化及机械化的切割机、焊机逐渐取代了传统的手工操作的切割机及焊机。我国的半自动以及自动焊机的数量占到总焊机量的6%左右,特别是我国电站的压力容器、锅炉等焊接的结构,急需用到机械化的切割机及自动焊机。因此,必须提高我国的自动焊接技术,要自主研制、开发符合企业生产的焊接设备,更好地满足我国企业发展的需要。

2.2 焊接的辅助技术及装置得到改善

焊接的辅助技术及装置得到较大发展,我国的多自由度的转胎架及变位器等技术的成功研制并应用于焊接的生产制造;80年代之后,我国在船舶、重型机械与工程机械、锅炉、化工制造行业中已建成了一定规模生产线。焊缝对中的技术及焊接的生产线建立取得显著成效,发展焊缝对中的控制技术并且建立焊接的中心点,在此基础之上,还大力发展焊接中心、焊接装备、柔性制造、检查与制造技术、焊接机器人以及计算机等辅助技术,更好地推动了自动焊接技术的发展。20世纪90年代,我国自动化的工作量占到焊接工作总量的20%以上;以自动焊接技术为主导的生产制造企业,焊接的机械化程度及自动化的水平已达到45%。确保了自动焊接技术在今后生产、制造的过程中,能达到较为先进的水平[2]。