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)是實現(xiàn)“設(shè)計過程、制造過程和制造裝備智能化”，包括產(chǎn)品設(shè)計中的數(shù)字化，制造過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)器人無疑是柔性制造自動化的集中體現(xiàn)。庫維小編和你一起來了解下焊接機(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，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)器人所采用材料開始轉(zhuǎn)向鋁、不銹鋼、高強(qiáng)鋼，所使用的板材也越來越薄。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。目前市場上機(jī)器人的售價越來越低，性價比越來越高，各個機(jī)器人廠商紛紛推出了11~13萬的經(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，近幾年一個較大的改進(jìn)就是將原來的外置式送絲機(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用的計算機(jī)、專用的機(jī)器人語言和專用的操作系統(tǒng)設(shè)計的，結(jié)構(gòu)封閉，表現(xiàn)出開放性差、軟件獨立性差、擴(kuò)展性差、缺少網(wǎng)絡(luò)功能等缺點，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，開發(fā)開放式的機(jī)器人控制系統(tǒng)顯得非常迫切，同時開放式機(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。
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。對于自主焊接來說，傳感器感知外部環(huán)境的變化通知機(jī)器人，機(jī)器人實時調(diào)整工作狀態(tài)，以適應(yīng)環(huán)境的變化這一點對于焊接來說尤為重要。在實際焊接過程中，焊接條件是經(jīng)常變化的，如加工和裝配上的誤差會造成焊縫位置和尺寸的變化，焊接過程中工件受熱及散熱條件改變會造成焊道變形和熔透不均。
為了克服機(jī)器人焊接過程中各種不確定性因素對焊接質(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)不僅能實現(xiàn)空間焊縫的自動實時跟蹤，而且還能實現(xiàn)焊接參數(shù)的在線檢測、調(diào)整和焊縫質(zhì)量的實時控制。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。
（1）初始焊位引導(dǎo)，也稱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。此時如果仍然按照原示教結(jié)果進(jìn)行焊接，可能會出現(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程。用于焊接機(jī)器人的焊縫搜索定位系統(tǒng)，包括點式及條紋式的激光傳感器，適用于不同項目需求。
（2）焊接過程中對焊縫實時跟蹤。焊縫跟蹤也稱為接頭跟蹤，是指在焊接位置前方進(jìn)行實時跟蹤。這不僅可以校正機(jī)器人或?qū)C(jī)的軌跡，而且可以實現(xiàn)自適應(yīng)控制，例如通過調(diào)整電壓、送絲速度或行走速度來改變焊縫成形。利用激光焊縫跟蹤傳感器在焊槍之前實時地檢測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。
（3）焊后質(zhì)量檢測。利用激光傳感器的三維信息獲取能力，可以對焊后的焊縫成形質(zhì)量和缺陷進(jìn)行檢驗，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)器人編程語言的拓廣，它利用計算機(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，通過對圖形的控制和操作，在不使用實際機(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)是全自動編程，即只需輸入工件的模型，離線編程系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)會自動制訂相應(yīng)的工藝過程，并最終生成整個加工過程的機(jī)器人程序，稱之為“傻瓜編程”。目前，還不能實現(xiàn)全自動編程。自動編程技術(shù)是當(dāng)前研究的重點。自動編程技術(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)。針對弧焊應(yīng)用，自動編程技術(shù)可以表述為在編程各階段中，能夠輔助編程者完成獨立的、具有一定實施目的和結(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)量和效率而提出來的。目前除了一些較通用的離線編程系統(tǒng)外，各個機(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焊接過程監(jiān)測和質(zhì)量保證
為了更好地監(jiān)測焊接過程，一些焊接機(jī)器人向用戶直接提供了焊接參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，用以幫助用戶觀察和記錄焊接過程參數(shù)，發(fā)現(xiàn)潛在的焊接缺陷。同時為了保證焊接質(zhì)量，機(jī)器人廠商紛紛推出專用焊機(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)會越來越成熟，更好的服務(wù)市場，更智能的提高生產(chǎn)效率。
