焊接機(jī)器人在焊接技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)研究

袁超

摘要：焊接是一種應(yīng)用較為廣泛的連接方式。在焊接加工過程中，如何在確保其精度和質(zhì)量的基礎(chǔ)上加快作業(yè)效率，是相關(guān)人員首要解決的問題。焊接機(jī)器人的出現(xiàn)，使得焊接技術(shù)水平得到了進(jìn)一步提升。利用焊接機(jī)器人可以在較短的時(shí)間內(nèi)完成一些人工無法完成的作業(yè)，降低了焊接作業(yè)安全事故的發(fā)生概率。為促進(jìn)焊接機(jī)器人的持續(xù)發(fā)展，應(yīng)當(dāng)不斷加大相關(guān)技術(shù)的研究力度。因此，本文就焊接機(jī)器人在焊接技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)展開分析探討。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人;焊接技術(shù)應(yīng)用;關(guān)鍵技術(shù)

1導(dǎo)言

在市場(chǎng)中，焊接技術(shù)在其中具有重要的作用，在一定程度上促進(jìn)了制造業(yè)的發(fā)展，也對(duì)于其他領(lǐng)域的發(fā)展起到了積極作用。通過利用焊接機(jī)器人能夠有效減少相關(guān)工作人員的工作量，促使機(jī)器人能夠以既定流程制作更多高質(zhì)量元件，相較于人工焊接具有非常大的優(yōu)勢(shì)，研究人員應(yīng)當(dāng)在此方面上加強(qiáng)研究，提升焊接機(jī)器人的功能與作用。

2焊接機(jī)器人的發(fā)展方向以及分類

現(xiàn)階段，諸如焊接機(jī)器人，摩擦焊接機(jī)器人，弧焊機(jī)器人和激光焊接機(jī)器人之類的焊接機(jī)器人的基本應(yīng)用模塊變得越來越完善。焊接機(jī)器人的計(jì)劃工作如下：第一，焊接機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)。機(jī)器人的工作過程是框架結(jié)構(gòu)對(duì)定位精度有特殊要求，并且運(yùn)動(dòng)靈活性很高。因此，機(jī)器人已經(jīng)成為一個(gè)非常重要的交集。執(zhí)行器的發(fā)展方向是智能，便攜，重構(gòu)是未來的主要發(fā)展方向。第二，智能傳感技術(shù)。自然環(huán)境會(huì)對(duì)焊接產(chǎn)生十分不利的影響，極易導(dǎo)致工件本身的變形。為了改變焊接編程教育被稱為盲目焊接的時(shí)代，有必要為焊接未來的發(fā)展方向注入更多理性和豐富多彩的感情。在機(jī)器人系統(tǒng)中運(yùn)行這些設(shè)備時(shí)，除了視覺傳感器，還有其他的聲音、觸摸、觸碰等，會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人在焊接的階段，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管控，并可對(duì)各個(gè)部件進(jìn)行精準(zhǔn)定位。第三，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。在孤立的早期狀態(tài)下，機(jī)器人焊接很快進(jìn)入了企業(yè)自動(dòng)化和信息浪潮，并被包括在化工廠的數(shù)字目錄中。此外，還將改善機(jī)器人多主體團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)構(gòu)建，共同共識(shí)系統(tǒng)，交流學(xué)習(xí)方法和識(shí)別，模型構(gòu)建與計(jì)劃以及團(tuán)隊(duì)行為控制的科學(xué)研究。第四，VR技術(shù)。機(jī)器人的監(jiān)控工作流程中加入了仿真、鉆孔、開發(fā)等，操作者可以通過遠(yuǎn)程監(jiān)控，依托多傳感器、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)，順利完成機(jī)器人的工作，從而順利完成機(jī)器人的工作。VR是一種虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，基于技術(shù)，在工作中能夠?qū)崿F(xiàn)人機(jī)交互，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化工作。

3焊接機(jī)器人在焊接技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)

3.1機(jī)器視覺技術(shù)

機(jī)器視覺技術(shù)是一項(xiàng)較為先進(jìn)的信息技術(shù)，能夠用計(jì)算機(jī)模擬人的視覺功能，從圖像中提取有價(jià)值的信息，經(jīng)過處理后用于檢測(cè)和控制。焊接作業(yè)過程中產(chǎn)生的熱量容易引起工件受熱變形，無法滿足高精度工件的焊接要求。機(jī)器視覺技術(shù)在焊接機(jī)器人中的應(yīng)用，可有效解決該類問題。基于機(jī)器視覺的激光焊接機(jī)器人增加了圖像檢測(cè)模塊，焊接作業(yè)時(shí)能夠?qū)崟r(shí)獲取焊縫圖像，并通過軟件完成檢測(cè)。該模塊與機(jī)器人組成伺服控制系統(tǒng)，可以保證完成精準(zhǔn)焊接。機(jī)器視覺技術(shù)在激光焊接機(jī)器人中的應(yīng)用，使得機(jī)器人具備了獲取圖像信息的能力，從而實(shí)時(shí)提取焊接特征，并依據(jù)特征點(diǎn)的坐標(biāo)值，使機(jī)器人按相應(yīng)軌跡移動(dòng)，進(jìn)而高效、高質(zhì)量完成焊接作業(yè)。帶有機(jī)器視覺系統(tǒng)的激光焊接機(jī)器人，采用的是三線激光條紋生成器。該生成器發(fā)出三線激光條紋后會(huì)投射到焊接工件上，此時(shí)傳感器能夠借助漫反射原理完成條紋成像。獲得的圖像中包含工件的焊接位置，且通過調(diào)整攝像機(jī)與生成器之間的角度，獲取更多與焊縫有關(guān)的信息。激光焊接機(jī)器人作業(yè)時(shí)，若發(fā)出的激光亮度過高，可能導(dǎo)致圖像曝光過度，還會(huì)對(duì)工作人員的眼睛造成一定的傷害;若是激光的亮度不足，將無法確保視覺系統(tǒng)準(zhǔn)確捕捉到焊縫特征點(diǎn)的圖像信息，從而影響檢測(cè)分析結(jié)果。針對(duì)該情況，業(yè)內(nèi)的專家經(jīng)過大量研究后發(fā)現(xiàn)，在600nm和850nm頻帶上捕捉到的圖像成像質(zhì)量較高。

3.2仿真模擬技術(shù)

利用焊接機(jī)器人進(jìn)行相關(guān)焊接工作時(shí)，相關(guān)工作人員利用先進(jìn)的技術(shù)時(shí)，還需要使用焊槍軌跡模擬方法尋找到更為準(zhǔn)確的焊接初始點(diǎn)。利用這一技術(shù)，機(jī)器人在實(shí)際工作過程中擁有非常高的智能化特點(diǎn)，能夠準(zhǔn)確將障礙物與焊縫識(shí)別出來，如此在焊接工作上會(huì)擁有非常高的質(zhì)量。根據(jù)焊接工作的具體情況來看，最為重要的便是所使用的技術(shù)需要突破原本的核心要點(diǎn)，使得所有相關(guān)工作在不斷展開過程中能夠擁有更高的效率，促使看起來十分復(fù)雜的工作能夠得以順利展開，從而高質(zhì)量、高效率的完成焊接工作，有利于焊接行業(yè)未來發(fā)展。所以，仿真模擬技術(shù)在焊接機(jī)器人中是非常重要的，充分利用此項(xiàng)技術(shù)，發(fā)揮其本身的作用。

3.3模糊控制技術(shù)

模糊控制是一種非線性控制的智能控制方法，是依托模糊數(shù)學(xué)中的模糊關(guān)系開展模糊推理，并根據(jù)推理結(jié)果進(jìn)行模糊決策來達(dá)到控制目的的控制技術(shù)。在復(fù)雜系統(tǒng)中，模糊控制具有顯著效果。焊接是一個(gè)不斷變化的過程。利用焊接機(jī)器人開展的焊接作業(yè)具備復(fù)雜性特征，體現(xiàn)在焊槍末端與工件接觸后會(huì)產(chǎn)生高溫、弧光和噪聲。其中，高溫會(huì)引起焊縫變形，弧光和噪聲會(huì)影響機(jī)器人視覺系統(tǒng)采集圖像的清晰度，從而引起焊接精度下降。為避免上述問題的發(fā)生，可在焊接過程中實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍的動(dòng)作，以縮小焊縫與焊槍末端的偏差，提高焊接質(zhì)量。焊接機(jī)器人是一個(gè)非線性、強(qiáng)耦合的復(fù)雜系統(tǒng)，因此傳統(tǒng)的模糊控制器無法滿足控制需要。通過開發(fā)適用于焊接機(jī)器人控制的自適應(yīng)模糊控制器，可簡(jiǎn)化建模步驟，并提升系統(tǒng)的魯棒性，使得焊接過程更加穩(wěn)定可靠，繼而提高設(shè)備的作業(yè)效率。焊接機(jī)器人開展焊接作業(yè)時(shí)，因?yàn)樵诔跏己附又袩o法獲得焊縫追蹤系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，所以需要依托控制器的輸入和輸出，通過模糊控制定義模型參數(shù)，從而進(jìn)一步提升焊接作業(yè)的穩(wěn)定性，降低因抖動(dòng)產(chǎn)生的誤差。自適應(yīng)模糊控制器可以滿足復(fù)雜非線性、強(qiáng)耦合系統(tǒng)的應(yīng)用需要，且隨著焊接工件形狀的變化，偏差率模型參數(shù)會(huì)隨之實(shí)時(shí)更新，確保自動(dòng)焊接順利完成。

3.4遙控焊接技術(shù)

將遙控焊接技術(shù)應(yīng)用于焊接機(jī)器人中，能夠促使其擁有更加豐富的功能，也有利于焊接機(jī)器人的發(fā)展。根據(jù)遙控焊接技術(shù)的工作情況來看，核心內(nèi)涵是通過先進(jìn)遠(yuǎn)程操作技術(shù)下達(dá)指令，讓機(jī)器人做好相關(guān)工作。根據(jù)我國(guó)發(fā)展歷程來看，即便認(rèn)識(shí)到該技術(shù)本身所擁有的價(jià)值，但因?yàn)榧夹g(shù)方面的制約，機(jī)器人只能夠完成非常簡(jiǎn)單的指令，所以在遙控技術(shù)方面我國(guó)發(fā)展不夠成熟，還具有巨大的發(fā)展空間。并且，越來越多的實(shí)驗(yàn)室或是車間在具體工作執(zhí)行過程中常常將生產(chǎn)線與控制工作兩者分開展開。因此，科研人員應(yīng)當(dāng)在工作層面上有很的提升，如此才能夠促使技術(shù)得到更好的研究與應(yīng)用，充分發(fā)揮機(jī)器人本身所具有的價(jià)值，在焊接工作展開過程中具有更高的效率。

3.5圖像濾波技術(shù)

圖像濾波是通過有效抑制噪聲來保留圖像細(xì)節(jié)特征的圖像處理方式，是圖像預(yù)處理的重要環(huán)節(jié)，其處理效果與后續(xù)圖像可靠性密切相關(guān)。焊接機(jī)器人作業(yè)時(shí)不可避免會(huì)產(chǎn)生飛濺。盡管圖形已經(jīng)過直方圖均衡化處理，但其中仍會(huì)或多或少存在部分噪聲干擾，從而對(duì)圖像的分析結(jié)果造成不利影響。為解決這一問題，可以運(yùn)用圖像濾波技術(shù)消除噪聲干擾。

結(jié)束語

總之，焊接機(jī)器人以其自身所具備的諸多特點(diǎn)，在各個(gè)領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。在焊接機(jī)器人的設(shè)計(jì)制造過程中，需要應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)提高機(jī)器人的整體性能，以滿足各種焊接作業(yè)需要，從而保證焊接精度和質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳濤.焊接機(jī)器人在焊接技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)管窺[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2020（11）：229-230.

[2]孫靜.焊接機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用發(fā)展現(xiàn)狀[J].中國(guó)金屬通報(bào)，2020（12）：199-200.

[3]何慈武，劉鵬華，富巍.焊接機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究與分析[J].焊接技術(shù)，2021，50（01）：77-82.

[4]桂萬杰.焊接機(jī)器人在焊接技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)探究[J].時(shí)代農(nóng)機(jī)，2018，45（04）：119.