對焊接機器人重要技術(shù)的分析

王 洋 曲 瑞

（1.沈陽蒙塔薩汽車零部件有限公司，遼寧 沈陽 110000；2.沈陽盛達因機電設備有限公司，遼寧 沈陽 110000）

1 焊接機器人技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 焊縫跟蹤技術(shù)

焊縫跟蹤技術(shù)是在實際焊接過程中，基于環(huán)境因素的影響來對焊接路徑和焊接參數(shù)進行調(diào)整，確保焊接質(zhì)量的可靠性。在針對焊縫跟蹤技術(shù)研究過程中，其主要借助于傳感器技術(shù)和控制理論方法，而且近代模糊數(shù)學和神經(jīng)網(wǎng)絡也在焊接跟蹤技術(shù)中進行應用。在當前焊接跟蹤技術(shù)應用過程中，初步傳感器與人類視覺相接觸，以此來對焊縫和神經(jīng)網(wǎng)絡進行檢測，并將其在焊縫跟蹤系統(tǒng)模糊控制焊縫跟蹤中進行應用，這也有效地提高了焊接跟蹤技術(shù)的智能化水平。

1.2 離線編程

離線編程作為編程語言的進一步拓展，其依托于計算機圖形學和規(guī)劃算法來進行機器與工作環(huán)境模型的構(gòu)建，這樣在實際焊接機器人操作過程中，能夠與相關的焊接路徑、參數(shù)等相結(jié)合，合理進行軌跡規(guī)劃，從而保證生產(chǎn)的高質(zhì)量和精準性。

1.3 弧焊電源技術(shù)

弧焊是焊接中較為重要的一項技術(shù)，近年來隨著計算機應用技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，機器人弧焊技術(shù)發(fā)展速度較快，其通過利用微處理機和反饋控制系統(tǒng)來實現(xiàn)對電源動靜特性的無機控制，同時也能夠?qū)Χ袒『鸽娏骱兔}沖焊電流等進行控制，有效地保證了機器人弧焊操作的穩(wěn)定性和高效性。

1.4 遙控焊接技術(shù)

遙控焊接技術(shù)主要是在一些較為危險及特殊環(huán)境下，由人來對焊接機器人進行操作，從而實現(xiàn)遠程監(jiān)視和控制，確保焊接任務的完成。遙控焊接技術(shù)涉及到多學科的知識，其也是當前焊接自動化和智能化的最直接體現(xiàn)。

2 焊接機器人技術(shù)的發(fā)展趨勢

2.1 智能傳感器和機器人多傳感器信息融合技術(shù)

由于基本傳感器只有一個信號轉(zhuǎn)換元件，但隨著智能技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器應運而生，其處理器件實現(xiàn)了高度集成。由于單個傳感器信息不能為智能機器人提供準確、可靠的信息，因此需要對多傳感器信息進行集成，以實現(xiàn)傳感器信息的綜合利用和準確判斷。多傳感器技術(shù)在焊接機器人中的應用，可以促進焊接機器人技術(shù)的發(fā)展，有效地調(diào)節(jié)機器人的運行狀態(tài)，提高機器人的智能化水平和效率。在焊接機器人的實際操作中，會受到多種因素的干擾。使用單一傳感器時，不能準確判斷周圍環(huán)境。為了提高焊接機器人的工作效率，需要融合多傳感器信息，采用柔性集成處理，有效地分析焊接機器人的具體工作條件，提高焊接機器人的工作效率。

2.2 焊接機器人與周邊焊接設備的柔性化集成

焊接機器人與柔性外部設備控制的協(xié)調(diào)，有助于減少輔助時間，提高工作效率。為了保證球形或橢圓形工件在焊接過程中保持整個熔池水平或稍低的坡度，焊接變位機必須不斷改變工件的位置和姿態(tài)。焊接過程中定位裝置不固定，為了提高整個系統(tǒng)的運行效率，保證整個系統(tǒng)質(zhì)量的提高，需要對ARC 焊接電源和夾具進行合理的配置。

2.3 焊接機器人系統(tǒng)的智能化

焊接機器人的整個焊接過程比較復雜，在實際焊接過程中涉及到更多的問題，如電、磁、熱、光等，因為這些因素都具有非線性特性，這使得建立精確的數(shù)學模型成為不可能。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡的自學習能力和自適應能力，其信息量大，可以實現(xiàn)高速運算，因此將其應用于焊接機器人系統(tǒng)中，可以有效地促進智能焊接機器人的發(fā)展。

2.4 多智能系統(tǒng)的融合

基于單智能機器人的多智能焊接機器人研制。多智能焊接機器人通過多機器人之間的協(xié)調(diào)操作完成具體的焊接任務。在實際設計中，主要是基于邏輯、功能和物理來劃分獨立、經(jīng)濟的多智能單元，各單元之間相互通信，相互協(xié)作，完成一些較為復雜、專門的焊接操作。當多個機器人共同完成同一焊接任務時，需要將焊接機器人與柔性結(jié)合起來，明確機器人之間的分工，保證各機器人協(xié)調(diào)操作，實現(xiàn)信息交換，從而保證焊接效率和質(zhì)量的全面提高。

3 焊接機器人焊縫成形質(zhì)量控制技術(shù)

焊縫成形質(zhì)量控制技術(shù)是在焊接過程中，利用視覺傳感方法監(jiān)控、檢測焊接動態(tài)熔池幾何尺寸、焊縫背面熔寬的變化，根據(jù)變化相應的實時調(diào)整焊接參數(shù)、焊槍姿態(tài)與運動軌跡，使焊縫得到良好成形。焊縫成形質(zhì)量控制技術(shù)主要包括:焊接熔池動態(tài)信息傳感、焊接過程建模，智能控制器設計三個方面。

3.1 焊接熔池動態(tài)信息傳感

焊接熔池動態(tài)信息傳感是焊縫成形質(zhì)量控制過程的一個重要環(huán)節(jié)?；谝曈X傳感在線實時獲取的熔池動態(tài)信息能夠直接反應焊接過程金屬熔化的動態(tài)行為，因此視覺傳感方法是焊接熔池動態(tài)過程控制中最常用到的方法。國內(nèi)外研究人員對視覺傳感測量焊接動態(tài)熔池自由表面參數(shù)的方法進行了深入研究。

3.2 焊接過程建模與控制器設計

焊接過程的建模是在焊接過程中，建立焊接參數(shù)對焊縫成形的影響規(guī)律模型。建模是控制器設計的基礎，其模型的準確性決定了控制系統(tǒng)對焊接熔池動態(tài)過程控制有效性。由于焊接過程具有多變量耦合、時變、非線性等特點，采用傳統(tǒng)的數(shù)學模型無法真實的反應焊接過程，很難達到理想的控制效果。隨著現(xiàn)代神經(jīng)網(wǎng)絡、模糊集合與粗糙集合等智能建模方法的提出與應用到焊接過程的模型建立中，焊縫成形質(zhì)量控制技術(shù)有了顯著的突破。

4 結(jié)語

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，再加之市場的需要，焊接機器人在多個行業(yè)中進行推廣應用，這也使焊接機器人生產(chǎn)種類更具多樣性。在焊接機器人快速發(fā)展的新形勢下，焊接機器人技術(shù)取得了較大的進步，并加快了智能化的發(fā)展進程，這對于推動我國工業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展具有極為重要的意義。