焊接机器人装备与工艺技术

工业机器人焊接关键技术及应用分析

摘要：社会经济在快速向前发展，机器人技术也越来越成熟，使得焊接制造领域技术逐渐发生了更替。本篇文章对焊接机器人的关键技术进行了介绍，分析了焊接机器人的发展状况以及关键性技术的应用情况，针对焊接机器人未来的发展前景进行了研究。

关键词：工业机器人；焊接关键技术；应用分析

引言：在智能制造领域中，机器人属于先进的装备，应用的范围越来越广泛。在国内各个领域发展的过程中，机器人的应用范围得到了有效的拓展，机器人的应用数量也越来越多，在未来发展的过程中，机器人应用的空间会越来越广阔。焊接机器人在工业机器人领域当中占据了非常重要的地位，可以说是工业发展当中的先驱者。机器人焊接是在传统焊接工艺制造基础上对机器人进行改造，使之能够进行焊接作业成为焊接机器人，成为了现代制造技术当中无可替代的重要角色。

1 机器人焊接的关键技术

1.1传感技术在焊接过程的应用

传感器是机器人焊接重要的组成装置，相当于机器人的“眼睛”，可以对物质的变化进行精准的感知。焊接电弧在燃烧过程中，需要将声音作为整体的参照标准，整体的传感器应用了电流电压的大小，从而可以对熔池的瞬时状态进行有效的感知，了解焊接质量的动态性变化。监控焊接工作在开展的过程中，需要对电弧的波动情况进行监测，以便于可以对高温熔滴的类型进行有效的判断。机器人在进行焊接工作的过程中，需要通过前沿的传感系统获取相应的信息，应用机器人进行焊接，可以对系统的电流和电压数据进行有效的分析。机器人焊接工作在开展的过程中，需要对熔透情况进行精准的预测，有效了解机器人焊接过程中所存在的缺陷，分析缺陷所形成的原因。 将温度的变化情况作为内容调整的主要参照依据，传感焊接工作在开展的过程中，需要对温度的分布情况进行有效的了解，从而可以获取高温溶值的数据。电弧光谱的特点就是所富含的信息比较丰富，和电弧并没有直接的接触，该方法在具体应用的过程当中，可以对焊缝的缺陷进行有效的弥补。焊接传感系统在运行的过程中，通过将视觉作为主要的传感依据，可以有效的对焊接的状态进行全方位的检测。在导入和导出焊接的过程中，需要对焊接的缝隙进行实时跟踪，了解机器人焊接整个过程，以便于可以对视觉信息进行了解[1]。被动式的视觉传感器的应用的过程中，需要对焊接的环境进行有效的识别，视觉传感器在主要应用的过程中，需要对焊接的具体位置进行有效的确认，合理的对焊接的缝隙进行控制。

机器人焊接传感技术

人的智能标志之一是能够感知外部世界并依据感知信息而采取适应性行为。要使机器人焊接系统具有一定的智能，研究机器人对焊接环境、焊缝位置及走向以及焊接动态过程的智能传感技术是十分必要的。机器人具备对焊接环境的感知功能可利用计算技术视觉技术实现，将对焊接工件整体或局部环境的视觉模型作为规划焊接任务、无碰路径及焊接参数的依据，这里需要建立三维视觉硬件系统，以及实现图像理解、物体分割、识别算法软件等技术。

视觉焊缝跟踪传感器是焊接机器人传感系统的核心和基础之一。为了获取焊缝接头的三维轮廓并克服焊接过程中弧光的干扰，机器人焊缝跟踪识别技术一般是采用激光、结构光等主动视觉的方法，从而正确导引机器人焊枪终端沿实际焊缝完成期望的轨迹运动。由于采用的主动光源的能量大都比电弧光的能量小，一般将这种传感器放在焊枪的前端以避开弧光直射的干扰。主动光源一般为单光面或多光面的激光域扫描的激光束水山工业 os 且肃缺的

瞄姑扭价曙檀辱馏健权层处理稳定、简单、实用性好。

结构光视觉是主动视觉焊缝跟踪的另一种形式，相应的传感器主要有两部分组成：一个是投影器，用它的辐射能量形成一个投影光面；一个是光电位置探测器件，常采用面阵 CCD

摄像机。它们以一定的位置关系装配后，并配以一定的算法，便构成了结构光视觉传感器，它能感知投影面上所有可视点的三维信息。一条空间焊缝的轨迹可看成是由一系列离散点构成的，其密集程度根据控制的需要而定，焊缝坐标系的原点便建立在这些点上，传感器每次测得一个焊缝点位姿并可获得未知焊缝点的位姿启发信息。导引机器人焊枪完成整个光滑连续焊缝的跟踪。

焊接动态过程的实时检测技术主要指在焊接过程中对熔池尺寸、熔透、成形以及屯弧行为等参数的在线检测，从而实现焊接质量的实时控制。由于焊接过程的：弧光干扰复杂的物理化学反应、强非线性以及大量的不确定性因素的作用，使得对焊接过程可靠而实用的检测成为瞩目的难题。长期以来；已有众多学者探索过用多种途径及技术手段检测尝试，在一定条件下取得了成功，各种不同的检测手段、信息处理方法以及不同的传感原理、技术实现手段，实质上是要求综合技术的提高。从熔池动态变化和熔透特征检测来看，目前认为计算机视觉技术、温度场测量、熔池激励振荡、电弧传感等方法用于实时控制的效果较好。

X架焊接机器人焊接系统

设备名称：x架焊接机器人焊接系统

数量：壹套

一.应用范围：

该机器人系统主要用于SY425X架焊接

工件名称：SY425X架

工件外形最大尺寸：2700X3050X877mm

孔中心大小尺寸：①800

工件最大重量：4100kg

工件材质：碳钢、低合金钢等

焊接方式：双丝脉冲MAG

保护气体：83%Ar+17%CO2气体保护焊

效率：工作站采用单工位两班作业，每班平均作业时间10小时，平均焊接外焊

缝时间5〜6小时/件，紧固时间要求不超过10分钟（不含吊运时间）。

工件组对要求：焊缝位置偏差WIOnim

焊缝间隙W2mm

二.项目描述:

1.系统描述：

采用单工位结构形式，焊接机器人倒装于三轴滑轨龙门架上，配以L形双轴变

位机，全系统为11轴联控。 布局如图所示:X架焊接机器人焊接系统主要由机器人系统、三轴滑轨龙门架、L型双轴变位

机、双丝焊接系统、防碰撞传感器、清枪剪丝器、电气控制系统等组成，系统具

有技术先进、功能完善、适应性强、可靠性高的特点，能有效地提高焊接质量和

一致性，减轻操作者的劳动强度，提高生产效率。

系统设备配置表:

序号 项目 数量 制造商

机器人系统

1 焊接机器人M-201A

包括控制系统及示教器 1套 发那科

2 弧焊软件包

包括焊缝寻找、电弧跟踪及多道多层离线

编程（试用版，免费升级）等软件 1套 发那科

扩展设备

3 三轴滑轨龙门架 1套 发那科/威达

4 L型双轴变位机 1套 发那科/威达

5 焊接工装 1套 威达，适应5种工件

焊接系统

6 焊接电源PW455 2套 林肯

7 双电源协调板 2套 林肯

8 双丝焊枪 1套 TBI

9 防碰撞传感器 1套 TBI

10 清枪剪丝器 1套 TBI

11 循环水冷箱 1套 TBI

12 控制系统 1套 威达

2.操作描述：

2.1.工件装夹:

操作工使用行车将点定好的工件装夹到变位机上，利用变位机上焊接夹具对工

行业智能焊接技术方案

第一章 智能焊接技术概述 ............................................................................................................. 2

1.1 智能焊接技术的发展背景 ............................................................................................... 2

1.2 智能焊接技术的应用领域 ............................................................................................... 3

1.2.1 船舶制造 ....................................................................................................................... 3

1.2.2 钢结构制造 ................................................................................................................... 3

1.2.3 汽车制造 ....................................................................................................................... 3

1.2.4 高速列车制造 ............................................................................................................... 3