焊接機器人示教編程過程中存在的問題及解決辦法

王東銳　殷榮幸

摘 要：通過對焊接機器人在示教編程過程中示教點位置精度的研究，找出影響焊接機器人示教精度的因素，并提出具體的解決辦法，從而讓焊接機器人快速示教編程成為現實。

關鍵詞：焊接機器人;示教點;示教精度;解決辦法

中圖分類號：TB 文獻標識碼：Adoi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2020.03.092

0 前言

近幾年隨著勞動力成本的提高，以廉價勞動力為支撐的“中國制造”經濟模式難以為繼。作為“工業栽縫”的焊接，是工業生產中不可缺少的加工手段;同時，由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺等的存在，主動學習焊接或者從事焊接方面工作的人員也比較少。在這種情況下，采用機器人焊接是解決目前我國經濟發展過程中焊接人員缺失的最有效方法。

焊接機器人在使用過程中，主要利用示教編程進行焊接程序的編寫，既通過人來操作示教器，引導機器人記錄需要焊接的路徑。而示教點位置的精度直接影響到焊接機器人焊接的質量，從而決定了焊接機器人的焊接效率。如何解決焊接機器人示教過程中示教點的精度就尤為重要。

1 焊接機器人的示教過程

焊接機器人的“示教”過程就是焊接機器人的學習過程，大多數機器人是通過人工引導示教。焊接時，操作人員依據焊縫形狀和位置，按照焊接順序引導機器人焊槍運動，模擬焊接過程，焊接機器人記錄運動軌跡上主要點的位置，從而達到記錄運動軌跡，這個過程實際就是示教編程過程。這些點位置是否人工示教的準確決定了焊槍運動軌跡的準確性，也就是焊縫位置的準確性。排除焊接參數設置的影響，可以說，示教編程的精度，決定了焊接時焊縫的質量。

2 影響焊接示教編程的因素

（1）采光不足的問題。如圖1為焊接示教編程過程，在操作過程中我們發現在角焊縫位置示教時，明顯的光線不足，操作人員很難在短時間找到準確點的位置。如果記錄的點位置不準確，就會影響到焊縫的位置及焊接質量。

（2）焊絲伸出長度變化的問題。焊接示教時，焊接的幾個軸不斷地變換位置及角度，一會展開，一會回縮。在這個過程中，安裝在機器人上臂的送絲軟管就會不斷地展開及回縮，在這個過程中就會造成焊槍口焊絲伸出長度的變化（一般保持在15mm）。而我們在示教時，一般以焊絲端頭點來確定示教位置，如果這個點不準確，示教出來的位置就不準確，焊接的位置也就不準確，機器人焊接出來的焊接質量就不能保障。

（3）焊絲易撞彎的問題。如圖2所，焊接示教時，經常由于焊縫長度較長，示教點較多，示教時會造成焊絲撞彎曲的現象，從而造成示教點位置精度不夠，影響焊接質量。

3 提高焊接機器人示教過程精度的辦法

如圖3為焊接機器人快速示教編程輔助裝置示意圖。把該輔助裝置裝在焊槍頭部，安裝以后該裝置頭部點的位置相當于以前焊絲伸出長度為15 mm時的位置。該位置點不論機器人臂如何變化也不會受影響。從而解決了焊絲伸出長度變化影響示教點精度的問題。

在該輔助裝置中加裝了照明用的強光燈，通過加強光燈來解決示教過程中光線不足的問題。

該輔助裝置是由塑料制成，在頭部裝上接觸傳感器，在示教時通過傳感器來判斷是否接近示教點的位置，在接近示教點2 mm位置亮紅燈;在接近示教點0.5 mm亮綠燈，這樣很方便地判斷示教點的位置。這樣我們就很好地通過裝置本身的材料和接觸傳感器很好地解決了在示教過程中碰撞問題。

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