智能制造與機器人焊接技術的集成與應用

田博學 顧凱

上海振華電氣集團有限公司 上海 200125

焊接制造是一個非常復雜的生產過程，具有非平衡的冶金特點，焊接工藝參數決定了焊接接頭的產品質量。為了保證焊接產品的質量問題，需要對整個焊接的過程中做到有據可查，焊接設備生產廠家需要對整個焊接的生產工業參數進行實時監控，對工藝參數進行記錄，能夠方便快速地進行查詢，對焊接生產實現數字化管控，是整個焊接領域重要的發展趨勢。信息時代快速發展的大背景下，云計算技術、物聯網技術遍布世界的各個角落，這些技術作為新一代信息技術的升級，實現了人與機器、機器與機器之間的互聯互通，真正實現了人際交互。本文介紹一種基于云智能下的焊接管控大數據分析系統，對焊接的整個生產狀態進行實時監控，保證焊接的質量，從而實現智能化管理。

1 智能化機器人焊接技術的特點和優勢

1.1 智能化機器人焊接技術的特點

焊接機器人的智能技術結合了控制論，信息和傳感器技術，人工智能，結構，仿生學，焊接技術等，最終形成了一項新技術。在大型水電元件中，智能機器人焊接技術的應用具有多層，多位置，多道次焊接的特點。機器人的智能焊接技術可以有效地解決空間復雜焊接，結構元件復雜反轉，超密集板多層焊接質量，運動干擾和窄空間機械手碰撞等問題。隨著多層多道次焊接技術，焊接技術，渦輪轉換仿真策略和機器人堆焊技術等領域的研究深入，電弧焊萬能機器人被廣泛應用于大型水電部件。

1.2 智能化機器人焊接的優勢

焊接的質量和效率更高：電力設備的大多數部件都是厚壁焊接結構，焊縫數量大，質量要求高。智能機器人焊接的有效性比焊機高4倍，運動的重復性和精度更高，焊縫規則相對穩定。焊接質量不影響焊工的工作環境和工作水平，波動性低，可有效提高產品質量[1]。它具有良好的操作條件的優點。焊接機器人用于焊接薄板。操作非常簡單，只需要對焊接機器人進行組裝和調試，即可投入運行，工作條件和性能更好。焊接機器人的生產力的優勢。工人必須依靠焊接，焊接機器人可以連續生產24小時的板材，同時可以激活多個焊接機器人生產系列板材，大大提高了生產效率。操作更安全：在新時代，電力設備的功率不斷增加，高強度鋼在水電部件中的份額增加，因此焊接所需的預熱溫度也會增加。目前，許多需要焊接的工作條件具有約150攝氏度的溫度。在這種條件下工作會嚴重影響焊工的健康，并在一定程度上影響焊接質量。智能焊接機器人可以在高溫下運行，有效地提高了焊機的質量和狀態，使焊接質量更加穩定。

2 智能焊接技術的集成應用

2.1 控制系統軟件單元的組成

控制系統使用PLC，人機界面（HMI），工具定位軸，機器人的移動外軸，ABB弧焊機器人系統，電焊機系統和氣缸連桿閥組件連接?？刂齐娐纺壳坝糜诠I通信工程。穩定可靠的系統架構。作為主控制器，PLC負責移動伺服軸，控制安裝缸和協調焊接機器人的工作。HMI觸摸屏用于選擇產品過程，監控生產數據并實時將設備狀態傳送到主機。控制系統。由于該系統的創建，公司的生產部門進行了現代化改造，成為自動化，智能化，計算機化和各種先進技術相結合的亮點項目。

2.2 復雜曲面焊接成型技術

復雜曲面焊接成型技術主要是把離線編程和冷弧焊新技術進行結合，其在沖擊式轉輪焊接中的應用較為廣泛。沖擊式轉輪的幾何型線較為復雜。目前，國際上最為先進的沖擊式轉輪制造技術是瑞士蘇爾壽公司，并且我國大部分沖擊式轉輪水斗都是依靠進口。把高橋電站水斗制造作為契機，通過新型的制造工藝，主要有自動焊接水斗技術、數控加工技術，從而提升水斗制造的效率和質量，減少制造的成本。在制作沖擊式轉輪時，可以通過復雜曲面焊接成型技術，制作過程為：通過數控加工技術，把轉輪的輪盤和水斗的根部，運用整塊不銹鋼全段件進行制作，然后通過焊接機器人全自動逐層堆焊水斗的前端，最后經過數控加工進行鏟磨和拋光，使水斗形成最終翼型[2-3]。

2.3 異行曲面定量堆焊技術

異形曲面定量堆焊技術，可以在保證產品性能的基礎上減少焊接的成本。因為水電產品中部分部件由于特殊的服役工況，一般情況下都需要具有表面耐磨耐蝕的特征，需要在普通材料的集體表面上，堆焊具有一定厚度的高性能材料。并且，需要在指定的區域內，大部分都為異形曲面進行定量堆焊。目前，異形曲面定量堆焊技術在轉輪體和貫流式機組導葉內環中得到了廣泛的應用。結合各個類型的機器人工作站與曲面的適應性與焊接、加工需求，把離線編程和示教編程以及快速成型技術、不銹鋼堆焊工藝進行結合。轉輪體是由法蘭和球面組成的，轉輪體的表面堆焊主要是為了耐磨，在堆焊時，要保證全表面不銹鋼厚度為15毫米，球面由于有5個開孔，而形成了異形曲面，其堆焊量超過50%。

3 結語

控制系統使用PLC，人機界面（HMI），工具定位軸，機器人的移動外軸，ABB弧焊機器人系統，電焊機系統和氣缸連桿閥組件連接?？刂齐娐纺壳坝糜诠I通信工程。作為主控制器，PLC負責移動伺服軸，控制安裝缸和協調焊接機器人的工作.HMI觸摸屏用于選擇產品過程，監控生產數據并實時將設備狀態傳送到主機?？刂葡到y。由于該系統的創建，公司的生產部門進行了現代化改造，成為自動化，智能化，計算機化和各種先進技術相結合的亮點項目。