汽車制造中焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)

王強(qiáng)

摘 要隨著技術(shù)的突破，科技的發(fā)展，焊接機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)得到了質(zhì)的發(fā)展，由于其自身的高效、高質(zhì)、穩(wěn)定等特質(zhì)，現(xiàn)階段焊接機(jī)器人已經(jīng)在汽車制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而焊接機(jī)器人的焊接比率也成為判斷汽車制造是否高質(zhì)的重要參考依據(jù)，在焊接機(jī)器人的推廣應(yīng)用中，其與汽車行業(yè)有了深度的接觸，為了讓焊接機(jī)器人技術(shù)得到進(jìn)一步突破，促進(jìn)汽車行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，我們就需要對(duì)現(xiàn)有的焊接機(jī)器人的核心模塊進(jìn)行研究。筆者根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)，以焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程為切入點(diǎn)，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行研究分析。

【關(guān)鍵詞】汽車制造 焊接機(jī)器人 控制系統(tǒng)

如何實(shí)現(xiàn)智能化，讓機(jī)械操作取代人工勞動(dòng)成為了汽車制造行業(yè)的發(fā)展方向，在汽車制造行業(yè)的發(fā)展中，離不開高新技術(shù)的支持，焊接機(jī)器人的應(yīng)用在其發(fā)展中起到了舉重若輕的作用。在汽車制造中，必然會(huì)將機(jī)器人技術(shù)納入到發(fā)展的維度內(nèi)，會(huì)利用機(jī)器人技術(shù)來(lái)刺激汽車制造行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，來(lái)進(jìn)行行業(yè)水平進(jìn)一步提升。焊接機(jī)器人的應(yīng)用不僅僅極大的解放了人力，提高了汽車制造的自動(dòng)化和機(jī)械化水平，提高了施工制造的精確性，還為汽車制造走向智能控制和無(wú)人化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

1 焊接機(jī)器人的發(fā)展

1.1 焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程

從上世紀(jì)中期Unimate機(jī)器人研發(fā)以來(lái)，機(jī)器人技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，而從1959年至今，在焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程中有著較為明顯的分層。初始階段為示教再現(xiàn)型，這一類型的機(jī)器人技術(shù)水平的局限性較大，雖然不需要環(huán)境模型，但是也無(wú)法對(duì)信息進(jìn)行集成和反饋，無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)。第二階段為離線編程型，這一階段，機(jī)器人能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行簡(jiǎn)單的接受和處理，并且能夠建立環(huán)境模型，進(jìn)行給定任務(wù)的完成。而第三階段，也就是當(dāng)前階段，機(jī)器人既能夠?qū)π畔⑦M(jìn)行集成、處理、分析和反饋，還能夠通過(guò)既定條件對(duì)環(huán)境信息進(jìn)行分析并自行編程，這一階段焊接機(jī)器人的信息處理水平更高，也能夠完成更為復(fù)雜的指令。

1.2 焊接機(jī)器人的發(fā)展方向

隨著汽車制造行業(yè)的發(fā)展，焊接機(jī)器人在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用也越來(lái)越深入。對(duì)于汽車制造行業(yè)來(lái)說(shuō)，必然會(huì)讓機(jī)械操作取代人工勞動(dòng)，向著更加智能化、現(xiàn)代化、機(jī)械化的方向發(fā)展。正因?yàn)槿绱耍附訖C(jī)器人的研究方向必然會(huì)朝著專用化、智能化的方向發(fā)展。焊接機(jī)器人利用電子技術(shù)、信息技術(shù)等高科技技術(shù)來(lái)推動(dòng)自身技術(shù)的突破，并通過(guò)自身技術(shù)的突破來(lái)讓汽車制造行業(yè)利用機(jī)械來(lái)代替手工，通過(guò)焊接機(jī)器人對(duì)勞動(dòng)時(shí)間進(jìn)行壓縮，對(duì)生產(chǎn)效率進(jìn)行提高，對(duì)勞動(dòng)力進(jìn)行解放，實(shí)現(xiàn)行業(yè)的自動(dòng)化和機(jī)械化，為智能控制打下基礎(chǔ)，為無(wú)人化提供支持。因此，焊接機(jī)器人今后的發(fā)展方向也必然會(huì)向全數(shù)字化、高智能化、高度集成化的方向靠攏。

2 汽車制造中焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究

2.1 汽車制造中焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)級(jí)優(yōu)化

傳感器、控制系統(tǒng)以及執(zhí)行裝置共同構(gòu)成了焊接機(jī)器人的核心技術(shù)部分。其中傳感器的作用日益重要，焊接機(jī)器人系統(tǒng)中的激光傳感器和力傳感器等都是相對(duì)于早期機(jī)器人較為先進(jìn)的技術(shù)，這些傳感器的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫跟蹤和自動(dòng)定位等，大大提高了焊接機(jī)器人的工作性能和對(duì)工作環(huán)境的適應(yīng)性。為進(jìn)一步提高焊接機(jī)器人的智能化和適應(yīng)性，控制系統(tǒng)中還應(yīng)用了很多其他技術(shù)。目前的技術(shù)水平還不能達(dá)到完全的自主焊接的程度，因此，為了讓控制系統(tǒng)得到進(jìn)一步的優(yōu)化，就需要采用遙控焊接技術(shù)。通過(guò)遙控焊接，可以使人在離開現(xiàn)場(chǎng)的安全環(huán)境中對(duì)焊接設(shè)備和焊接過(guò)程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，從而完成整套的焊接工作。通過(guò)這種技術(shù)的優(yōu)化來(lái)提高焊接機(jī)器人的控制技術(shù)，提高其適用范圍。

2.2 焊接機(jī)器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與優(yōu)化

PLC、計(jì)算機(jī)以及控制器共同組成了焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)不僅僅是對(duì)焊接機(jī)器人的行為模式和動(dòng)作進(jìn)行控制，還會(huì)對(duì)機(jī)器人本身的輸入和輸出進(jìn)行控制。通過(guò)計(jì)算機(jī)控制來(lái)對(duì)其進(jìn)行工作程序的制定，并且根據(jù)示教盒信息來(lái)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)指令的生成，并且將指令反饋給伺服驅(qū)動(dòng)，并且通過(guò)伺服程序來(lái)將運(yùn)動(dòng)指令進(jìn)行處理。并通過(guò)電機(jī)、內(nèi)置PLC來(lái)進(jìn)行焊接機(jī)器人作業(yè)控制，控制器作業(yè)時(shí)的輸出與輸入，同時(shí)來(lái)進(jìn)行環(huán)境的模擬，通過(guò)模擬建模來(lái)控制周邊裝置。內(nèi)置PLC能夠完成小范圍的自動(dòng)控制，內(nèi)部控制系統(tǒng)對(duì)其他裝置進(jìn)行集成管控，完成對(duì)數(shù)據(jù)的搜集和分析處理，對(duì)運(yùn)行環(huán)境的檢測(cè)和監(jiān)控，通過(guò)傳感裝置來(lái)對(duì)作業(yè)環(huán)境進(jìn)行全面的管控。查看焊接機(jī)器人在進(jìn)行汽車制造時(shí)是否異常，是否到位。為了對(duì)焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，提高其使用性能，可以在焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)中，提高內(nèi)置PLC技術(shù)的使用，對(duì)PLC技術(shù)進(jìn)行加強(qiáng)。

2.3 焊接機(jī)器人的軟件控制系統(tǒng)與優(yōu)化

目前，在汽車制造行業(yè)當(dāng)中，KSS、PC系統(tǒng)以及OPC SERVER構(gòu)成了焊接機(jī)器人的軟件系統(tǒng)。通過(guò)軟件系統(tǒng)來(lái)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行內(nèi)部控制。軟件控制系統(tǒng)的功能板快包括人機(jī)界面、I/O模塊操作，數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)，長(zhǎng)安裝置；電機(jī)驅(qū)動(dòng)操作以及串行通訊等。在焊接機(jī)器人的軟件控制系統(tǒng)當(dāng)中，KSS主要是對(duì)焊接機(jī)器人的速度、數(shù)據(jù)和電流進(jìn)行控制，其中KSS通過(guò)TCP/IP來(lái)與PC Windows通訊。為了能夠?qū)浖到y(tǒng)優(yōu)化，就需要對(duì)系統(tǒng)控制環(huán)的調(diào)整，控制器 PID 的參數(shù)整定。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著汽車制造行業(yè)發(fā)展，目前焊接機(jī)器人技術(shù)也已經(jīng)有了較大的突破，而且由于其自身的突出優(yōu)勢(shì)，讓其在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越深入。為了進(jìn)一步的促進(jìn)焊接機(jī)器人技術(shù)的突破，促進(jìn)汽車制造行業(yè)的發(fā)展，我們必須要對(duì)焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，通過(guò)這種理論研究來(lái)掌握各模板之間的連接形式和開發(fā)工具，在理論中促進(jìn)實(shí)踐的發(fā)展，進(jìn)行技術(shù)的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)

[1]辛攀攀.基于PLC的汽車焊接機(jī)器人控制研究[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（05）：36.

[2]王盛弢，顧勇，蔡艷，華學(xué)明.基于數(shù)據(jù)通信和圖像處理的機(jī)器人弧焊參數(shù)網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)[J].熱加工工藝，2016，45（09）：190-193+197.

[3]李濤，郝亮，吳犇，廉杰，寧亮亮，王艷，金月.焊接機(jī)器人系統(tǒng)在汽車底盤焊接中的應(yīng)用[J]. 納稅，2017（20）：193.

[4]張麗燦.一種經(jīng)濟(jì)的雙聯(lián)體H型機(jī)器人焊接站系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].電焊機(jī)，2015，45（05）：122-125.

作者單位

山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西省太原市 030009