电弧传感的弧焊机器人焊缝跟踪系统

焊接机器人主要技术和方法一、焊接电源技术焊接电源是焊接机器人的重要组成部分，负责提供所需的电流和电压以完成焊接任务。

随着技术的发展，焊接电源越来越趋向于采用数字化控制，提供更高的焊接质量和更稳定的焊接过程。

同时，对于不同材料和工艺要求的焊接，也需要不同的电源技术和参数设置。

二、焊接传感器技术焊接传感器技术是实现高质量焊接的关键之一。

传感器可以检测焊接过程中的各种参数，如电流、电压、熔池的形状和位置等，并将这些参数反馈给控制系统，以实现实时监控和调整。

常用的焊接传感器包括电流传感器、光电传感器和红外传感器等。

三、焊缝跟踪技术焊缝跟踪技术是保证焊接机器人沿着预定轨迹进行焊接的关键技术。

跟踪系统通过传感器检测焊缝的位置和形状，并根据实际位置与预定位置的差异进行调整，以保证焊接的精度和质量。

常用的焊缝跟踪传感器包括电弧传感器、激光传感器和机器视觉传感器等。

四、离线编程与路径规划技术离线编程与路径规划技术是指通过计算机辅助设计（CAD）软件对焊接路径进行模拟和规划，生成机器人需要执行的路径。

这种技术可以提高编程效率，减少机器人调试时间，同时也可以实现更精确的轨迹控制和复杂的焊接任务。

五、机器人视觉技术机器人视觉技术是实现机器人智能化和自主化的重要手段之一。

通过高分辨率摄像机和图像处理技术，机器人可以获取工作环境和目标物体的详细信息，并对这些信息进行处理和分析，以实现精确的目标识别和定位。

视觉技术还可以用于检测焊缝形状、尺寸和表面质量等，以提高焊接质量和精度。

六、智能化焊接过程智能化焊接过程是指通过人工智能技术和机器学习算法对焊接过程进行优化和控制。

这种技术可以通过对大量数据进行分析和处理，发现隐藏的模式和规律，并对未来的焊接过程进行预测和调整。

此外，智能化焊接过程还可以实现自适应控制和自主学习，提高机器人的适应性和智能水平。

七、多机器人协同技术多机器人协同技术是指多个机器人之间通过协同合作来完成复杂的工作任务。

机器人焊缝跟踪系统安全操作及保养规程随着工业自动化和智能化的发展，机器人焊接技术在制造业中越来越广泛地应用。

机器人焊接过程中，焊接质量的稳定和可靠性不仅与设备本身的性能和技术水平有关，还与操作和保养有密不可分的联系。

为了保障生产安全和机器人设备的正常运行，本文总结了机器人焊缝跟踪系统的安全操作及保养规程。

1. 安全操作1.1 机器人操作1.操作人员必须接受系统的安全培训，并持证上岗。

2.操作人员需要严格遵守操作规程和操作流程，不得随意更改或绕过安全保护设备，必须按照正确的指令进行操作。

3.操作人员必须严格遵守机器人工作空间范围，不得在机器人行走范围、抓取范围或旋转范围内进行操作或作业。

4.机器人的巡检、维护操作必须在关闭电源、切断气源的情况下进行，必要时需加锁或设防。

5.操作人员必须及时观察机器人工作状态，如发现异常情况，必须及时上报或上锁，确保机器人处于安全状态，不产生安全事故。

1.2 焊接操作1.操作人员需要严格遵守焊接操作规程及操作流程，按照正确的程序进行操作。

2.操作人员必须穿戴好防护装备，包括安全帽、护目镜、耳塞、手套等，并保证防护装备符合国家相关标准和规定。

3.在焊接过程中，不得将焊枪指向机器人、人员等非焊接工件范围，并保证焊接作业区域干净和整洁。

4.操作人员必须严格执行安全操作程序和应急预案，如发生异常情况必须停止操作并采取必要的安全措施。

5.完成焊接操作后，应切断电源、气源，清理作业区和焊接机器人，维护好设备，确保设备的正常使用。

2. 保养规程为了保证机器人焊缝跟踪系统的正常运行，需要按照以下保养规程进行，包括日常巡检、定期保养和周年大保养等。

2.1 日常巡检1.首先，需要按照机器人设备的图纸进行检查，检查各部位是否正常。

2.对于机器人的电气部分，需要检查各个接线是否松动、接触不良等问题，检查开关、接触器、电动机、传感器等是否正常。

3.对于机器人的机械部分，需要检查各个传动部位是否有松动、磨损、折断等情况，并及时用润滑油进行润滑。

机器人焊缝跟踪标定方法我折腾了好久机器人焊缝跟踪标定方法，总算找到点门道。

说实话，这事儿一开始我也是瞎摸索。

我就知道，要让机器人能精确地沿着焊缝走，这个标定可太重要了。

最开始我觉得，这肯定就是把机器人的一些参数按照手册上给的标准值设好就行了呗。

我就对着那手册一阵摆弄，给机器人的视觉系统设置各种分辨率啊，对焦距离之类的参数，可搞完后发现，机器人追踪焊缝的时候，那轨迹歪得不像样。

后来我又想，会不会是坐标的问题呢？于是我就开始尝试去标定焊接工作区域的坐标。

我在工作台上到处找参考点，拿了个尺子量来量去的，还做记号，就像小时候做手工课一样认真。

那时候我就觉得，这每一个点就像地图上的宝藏位置，要精确定位才行。

我把这些点的坐标值输入到机器人系统里面，本以为这次行了，结果呢，机器人开始焊接的时候还是有些偏差。

又有一次，我就想是不是得根据焊缝的类型来标定啊。

我就找了不同形状的焊缝来试验，像那种直线焊缝我就觉得好标定一点，我先让机器人沿着焊缝大概扫描一次，就好像是个士兵先探探路一样，然后根据这个扫描结果来调整标定参数。

可是遇到那种弯弯扭扭的焊缝就不行了，那些参数感觉完全乱套了。

不过我没有放弃，还继续捣鼓。

后来我发现，在考虑所有外在因素之前，必须要先保证机器人传感器是干净准确的。

有时候传感器上有一点灰尘或者小划痕，就会让采集的数据出现大偏差。

就像你的眼睛被灰尘眯住了，看东西肯定不清楚。

我就开始每次标定之前，都仔细清理传感器，然后再进行下面的步骤。

还有就是对于robots 的运动学模型必须要非常清楚。

我一开始根本没重视这一点，以为只要把传感器和外部参数调好就行了。

后来我专门花时间去研究机器人各个关节的运动范围和可能出现的误差。

这就像你要知道一个人的手脚能伸展到什么程度，动作的时候可能哪里会失误一样。

我根据这个运动学模型重新精确校准了一些基础参数之后，总算在焊缝跟踪标定上取得了一点成功。

之后再慢慢调整和优化其他的参数，像视觉系统里图像识别的对比度、亮度这些参数，也和标定有重要关系。

自动焊缝跟踪系统的设计与实现摘要:本文介绍了一种基于旋转电弧传感器的焊接机器人系统。

系统采用惯量小，成本低，灵活性大的新型十字滑块系统作为机械传动机构；旋转电弧传感器的位置精度高，焊缝偏差小，使用各类焊缝类型；配合步进电机完成整个系统位移单元的传动，并进行位置伺服。

环境预检测系统完成工作环境的检测，确保系统的安全运行，DSP主控系统完成整个系统的管理和控制，并设计了包括软件保护，机械限位保护，报警保护，电源管理保护在内的各种保护措施。

为了方便系统的维护和升级，预留了标准的串口和以太网接口，可以方便对系统进行扩展升级。

关键词：焊缝跟踪；旋转电弧传感器；位置伺服；十字滑块目录1项目背景 (1)2设计要求和需求分析 (1)3系统总指标分析 (2)3.1 系统静态指标 (2)3.2系统动态指标 (2)3.3运动精度指标 (2)3.4智能性指标分析 (2)3.5可扩展性指标分析 (2)3.6应用指标 (2)3.7环境要求 (3)3.8装配指标分析 (3)4 模块设计指标和方案分析 (3)4.1总体设计方案 (3)4.2主控系统指标分析和方案比较 (4)4.3机械结构指标分析和方案比较 (4)4.4 反馈系统模块指标分析和方案比较 (6)4.5运动控制模块指标分析和方案比较 (7)4.6机械保护模块的指标分析和方案比较 (7)4.7环境检测保护模块指标分析和方案比较 (8)4.8接口扩展模块指标分析和方案比较 (8)4.9 电源管理模块指标分析和方案比较 (8)4.10 焊接指标分析与方案论证 (9)5硬件系统方案的实现 (9)5.1总控制核心系统的实现 (9)5.2机械传动结构方案的实现 (10)5.3反馈系统模块的实现 (14)5.3.1 电弧传感器的分类及选型 (14)5.3.2 旋转电弧传感器结构与工作原理 (17)5.3.3 跟踪与纠偏原理 (18)5.4运动控制模块的方案实现 (20)5.4.1步进电机的选取 (20)5.4.2步进电机驱动器的选取 (22)5.4.3直线步进电机的选取 (23)5.4.4直线步进电机驱动器的选取 (24)5.5 机械保护模块方案实现 (25)5.6环境检测系统的实现 (25)5.7接口扩展模块的方案实现 (27)5.8 电源管理模块方案的实现 (28)5.9报警模块的方案实现 (29)6软件控制平台的实现 (29)6.1传感器的控制算法和模型 (29)6.1.1 传感器与系统的初始化 (29)6.1.2 传感器的算法分析 (30)6.1.3 电弧长度模型与平面拟合算法分析 (31)6.2电机驱动的算法 (33)7 成本估计 (34)8 项目总结与改进 (34)8.1 项目总结 (34)8.2.1 旋转扫描电弧传感器的问题与改进 (35)8.2.2 系统与无线传感网络的通信 (35)8.2.3 系统的可移植性改进 (35)9 心得体会 (35)参考文献： (38)附件分工明细 (39)1项目背景焊接是一门材料连接技术，通过某种物理化学过程使分离的材料产生原子或者分子间的作用力而连接在一起，随着焊接技术的不断发展，它在生产中的应用日趋广泛，到目前为止已经成为一种重要的加工手段。

自动焊焊缝追踪精度提升方法论述摘要：焊接自动化具有提高生产效率，优化产品质量，改善劳动条件等优点而被企业广泛应用。

其核心技术就是通过激光焊缝追踪装置对焊接坡口进行追踪，建立闭环反馈系统。

在激光追踪装置识别坡口路径时，由于外界环境干扰导致焊接轨迹出现跑偏情况产生。

本文针对车间现场实际生产的情况，通过创新方法理论手段对该问题进行原因分析、求解并提出可行性意见，从合理化、经济化、适用性的角度来解决该问题的产生。

关键词：焊接自动化激光追踪装置焊接轨迹随着智能制造浪潮的兴起，老牌制造企业也逐渐开始从原始机械到智能机械进行过渡。

焊接自动化是焊接生产的“智能”体现，也是保证焊接质量、提高作业效率的重要手段。

焊接自动化主要装置就是利用焊缝追踪系统对焊缝路径进行实施规划，从而完成焊接工作，该系统一般有传感器、控制器和执行机构三大部分组成。

根据传感器进行分类可以分为接触式传感器焊缝追踪装置和非接触式传感器焊缝追踪装置。

接触式传感器结构简单，成本低，但其灵敏度不高，扫描范围小，与工件接触的接头容易受到磨损。

非接触式传感器焊缝追踪装置可分为电磁感应式传感器焊缝追踪装置、视觉传感器焊缝追踪装置、电弧传感器焊缝追踪装置等，它们具有自动化匹配程度高、灵敏度好等特点。

一个优秀的焊缝追踪装置，它应该具有以下特点：传感器灵敏，系统具有实时性；控制器功能强，成本低，能进行多自由度运动控制；执行机构结构简单，轻便运动灵活。

一、激光焊缝跟踪原理激光焊缝跟踪研究开始于20世界80年代初。

1985年保加利亚的kov提出了用模糊模型来描述弧焊过程的不确定性，同时利用激光传感器用模糊控制推理对示教机器人的运动进行预测和控制，进而实现焊缝追踪。

1989年日本的S.Mursaami利用电弧传感弧焊机器人焊缝跟踪的模糊控制，该控制系统根据焊枪的振幅位置同焊丝与工件的距离关系判断焊点的水平和垂直位移，并在强烈的弧光、高温、烟尘的条件下，利用模糊滤波器和模糊控制器来设计焊缝跟踪控制系统，取得了较好效果。

基于机器人旋转电弧传感器跟踪仰焊焊缝
乐健;张华;张奇奇;吴锦浩
【期刊名称】《焊接学报》
【年(卷),期】2016(037)009
【摘要】为了提高焊接的质量和效率,必须实现机器人对仰焊焊缝的自动跟踪.利用组合滤波的方法对焊接电流进行滤波.采用最小二乘法对第16个采样点至第48个采样点进行线性拟合,拟合直线的斜率作为偏差.以偏差和连续三次偏差之和作为模糊控制器的输入,以水平滑块伸缩速度对应的脉冲数作为模糊控制器的输出.连续三次偏差的绝对值都大于0.9时,认为到达焊缝终点.进行了仰焊焊缝跟踪试验、仰焊焊缝终点检测和流水孔的通过试验.结果表明,利用该算法,机器人跟踪仰焊焊缝的准确度高,可靠性好,能够准确地识别出仰焊焊缝终点和通过流水孔.
【总页数】5页(P56-60)
【作者】乐健;张华;张奇奇;吴锦浩
【作者单位】南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室,南昌 330031;南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室,南昌 330031;南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室,南昌 330031;南昌大学江西省机器人与焊接自动化重点实验室,南昌 330031
【正文语种】中文
【中图分类】TG409
【相关文献】
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焊缝跟踪系统简介焊缝跟踪系统是一种自动化设备，用于跟踪焊缝的位置，控制焊接机器人或激光焊接机的运动，保证焊接质量，提高焊接效率。

该系统常用于汽车工业、航空航天工业等领域。

功能焊缝跟踪系统可以自动识别焊缝位置和形状，实现焊接轨迹的自动规划和控制，避免人为因素对焊接质量的影响。

常见的焊缝跟踪系统有激光焊接跟踪系统和焊接机器人跟踪系统。

激光焊接跟踪系统激光焊接跟踪系统是利用两个激光发射器形成的光线在焊缝上形成一条光线。

通过摄像机识别光线，并计算出光线与焊缝的距离和角度，并将这些数据输入到焊接控制系统中，从而控制激光焊接机在焊接过程中自动调整焊缝位置。

焊接机器人跟踪系统焊接机器人跟踪系统是基于视觉传感器实现的。

该系统通过视觉传感器获取焊接工件信息，如焊缝位置、高度和宽度等，从而我们可以预先设置焊接机器人的轨迹和焊接参数，达到自动焊接的目的。

该系统在焊接不规则形状的焊缝时具有很大的灵活性和自适应性。

其他特点除了基本的焊缝跟踪和控制功能外，还有许多其他特点和增强功能。

自适应焊缝跟踪系统可以根据不同的焊接工件形状和位置进行自适应调节，提高焊接质量和效率。

精度高焊缝跟踪系统采用高精度传感器，可以实现焊缝位置的精确测量和控制，提高焊接的稳定性和一致性。

交互性现代的焊缝跟踪系统配备了用户友好的交互界面，可以通过触摸屏等方式轻松地进行设备配置和操作。

应用领域焊缝跟踪系统可以应用于以下领域：•汽车制造业：焊接汽车车身和底盘。

•航空航天工业：焊接飞机结构和部件。

•电子制造业：焊接电子元器件。

•其他：如船舶制造、建筑结构等。

发展趋势随着焊接技术的进步和产业的发展，焊缝跟踪系统也在不断地发展和进化。

目前，焊缝跟踪系统正向更高的自动化、智能化和高精度发展。

未来，该技术将应用于更多的领域，并为生产效率与品质提供新的保障。

T NOLO GY TR N D[摘要]旋转电弧传感器作为电弧传感器之一,应用前景广阔,特别适用于弧焊机器人,实现焊接的自动跟踪。

可使弧焊机器人对焊缝具有较强的跟踪能力,大幅度降低对毛坯精度的要求和对编程的要求,从而使弧焊机器人能够在更多更广的工业领域中得到普及应用。

[关键词]电弧传感器;焊接;自动跟踪系统基于电弧传感器的焊接自动跟踪系统设计邓喜培刘梅秋(娄底职业技术学院,湖南娄底417000)1电弧传感器概述电弧传感器基本原理可简述如下:当焊炬与工件相对距离,即导电嘴端部与工件表面电弧极间距离发生变化时,焊接参数(电流、电压)将发生变化。

通过对焊接参数进行信号处理,获取焊缝相关信息,从而实现焊缝的自动跟踪。

电弧传感器在工业中最初应用于电弧焊规范的自动控制。

作为一种焊接传感检测方法,可以根据工件的坡口呈阶跃状变化,电弧在扫描焊缝坡口时,焊炬与工件表面距离变化将引起焊接参数变化。

动态变化的原因是焊丝熔化速度受到限制,不能跟随焊炬高度的突变;静态变化的原因是由于电弧的自调节特性。

由以上所述,当电弧沿着焊炬的垂直方向扫描时,焊接电流将随着扫描引起的焊炬高度变化而变化,从而获得焊缝坡口信息。

可以看出当电弧位置变化时,电弧自身参数相应发生变化,从中反映出焊炬导电嘴至工件坡口表面距离的变化,进而根据电弧的运动形式及焊炬与工件的相对位置关系,推导出焊炬与焊缝间的相对位置偏差量。

电参数的静态变化和动态变化都可以作为特征信号被提取出来,实现高低及水平两个方向的跟踪控制。

按其结构不同,主要有并列双丝式、熔化极摆动扫描式、非熔化极摆动扫描式和旋转扫描式等几种方式。

2国内外电弧传感器的研究及应用情况对电弧传感器的研究,国内以清华大学潘际銮院士领导的研究小组工作开展最早,也最具有代表性,研究卓有成效。

经过几十年来的发展,电弧传感器得到了迅速的发展,主要体现在以下几个方面:数学模型:1990年清华大学费跃农在其博士论文中通过理论分析及实验研究初步建立了MIG/MA G 焊电弧传感器物理数学模型,首次给出了电弧传感机制数学模型的清晰描述。

弧焊机器人系统的组成以弧焊机器人系统的组成为标题，我们将详细介绍弧焊机器人系统的各个组成部分及其功能。

一、机器人机器人是弧焊机器人系统的核心部分，它负责执行焊接任务。

机器人通常由机械臂、控制系统和传感器组成。

机械臂通过关节和链节连接，可以模拟人类手臂的运动。

控制系统负责控制机器人的动作，使其按照预定的轨迹进行焊接操作。

传感器用于检测焊接过程中的信息，如焊缝的位置和尺寸，以便机器人进行精确的操作。

二、焊接设备焊接设备是弧焊机器人系统的另一个重要组成部分。

它包括焊枪、电源和焊丝供给装置。

焊枪是实际进行焊接的工具，它通过电源提供电能，将焊丝加热至熔化状态，然后通过喷嘴喷出，与工件表面接触形成焊缝。

三、控制系统控制系统是弧焊机器人系统的大脑，它负责控制机器人的运动和焊接过程。

控制系统通常由硬件和软件两部分组成。

硬件包括主控制器、电机驱动器和传感器接口等，用于接收和处理各种信号。

软件则是控制系统的程序，通过编程来实现机器人的运动和焊接操作。

四、工件夹持装置工件夹持装置用于固定工件，确保焊接过程中工件的稳定性。

它通常由夹具和夹紧装置组成。

夹具是根据工件的形状和尺寸设计的，可以将工件牢固地固定在焊接位置。

夹紧装置则用于夹紧夹具，确保夹具与工件之间的连接牢固可靠。

五、安全防护装置由于焊接过程中会产生高温、强光和有害气体等，因此安全防护装置是弧焊机器人系统必不可少的组成部分。

安全防护装置包括防护墙、防护栏、防护门、防护玻璃等，用于隔离焊接区域，保护操作人员的安全。

六、辅助设备辅助设备是为了提高焊接效果和效率而添加到弧焊机器人系统中的。

例如，焊接过程中常常需要冷却装置来降低焊接区域的温度，以避免工件变形或焊接质量下降。

此外，还可以添加检测装置来监测焊接过程中的参数，如焊接电流、电压和速度等，以便及时调整焊接参数。

弧焊机器人系统的组成部分包括机器人、焊接设备、控制系统、工件夹持装置、安全防护装置和辅助设备。

这些组成部分相互配合，共同完成焊接任务，提高焊接质量和效率。

发那科机器人电弧跟踪的原理说起发那科机器人的电弧跟踪，简单来说就是它可以像狗狗一样发现问题并“埋怨”我们：“嘿，这里出问题了！”啊，就是这么神奇。

想象一下，你在家里搞装修，突然一缕烟雾飘来，可你不知道是哪儿着火了，这时候你那只机器人狗就会冲过来，指着烟雾最浓的地方，像是在说：“这里这里，就是这儿出问题啦！”厉害吧？嗯，那么这个电弧跟踪的原理其实就是发那科机器人的机智表现。

当机器人操作焊接的时候，如果发生了电弧故障，它会通过传感器监测焊枪到工件间的电弧状态。

一旦检测到电弧异常（比如断裂或偏移），机器人就会立刻做出反应，停止焊接并发出警报，示意“老板，这里咋回事呀？”这样就及时防止了焊接质量问题的发生。

想象一下，如果没有这个电弧跟踪功能，机器人就像是一个工作认真又有些天真的小伙子，不懂得提前发现问题，只有等到出事了再后悔莫及。

而有了电弧跟踪，它就像是一个细心的朋友，能够时刻关注焊接过程，一旦发现不对劲立马发出预警，让我们能够及时补救。

所以说，发那科机器人的电弧跟踪就是为了我们工作的更顺心顺意，焊接的更安心放心。

就好比我们去爬山玩，也会找个有经验的领队，时刻关注路况，防止发生意外。

发那科机器人的电弧跟踪就是我们焊接工作的领队，一旦发现“山洪暴发”般的电弧问题，马上站出来带头解决，保护我们的焊接安全。

所以，有了发那科机器人身边，我们焊接工作就有了一个可靠的伙伴，再也不用担心焊接质量了，工作更得心应手，舒心自在。

就像有了狗狗在家守护一样，心里更踏实。

总的来说，发那科机器人电弧跟踪的原理就是它能够时刻监测焊接过程，发现问题立即警示，保障焊接质量与安全。

简单来说，就是让我们的工作更省心省力，焊接更加轻松愉快。

就像是一个可靠的小助手，时刻守护在我们的身边，为我们的焊接工作保驾护航。

所以，有了发那科机器人的电弧跟踪，无论是对于焊接工作者还是生产企业来说，都是一个贴心又实用的利器。

愿大家在使用发那科机器人时，工作顺利，效率倍增，焊接质量更上一层楼！。