焊接機器人現(xiàn)狀

        目前應用中的焊接機器人仍然是“示教再現(xiàn)型”，其焊接路徑和工藝參數(shù)是預先設置的，對作業(yè)條件的一致性要求非常嚴格，并且在焊接過程中缺少對外部信息傳感反饋和實時調節(jié)的功能。

        為了克服焊接過程中各種不確定性因素對精密焊接質量的影響，迫切需要采用信息反饋、智能控制等技術提高現(xiàn)行焊接機器人的適應性及智能化水平。

技術關鍵1：焊縫初始位置識別與導引

        利用視覺 CCD 傳感獲取初始焊位信息并自主導引焊槍準確移動到初始焊接位置，是局部自主智能焊接機器人的關鍵技術之一。首先利用 CCD宏觀識別整體焊縫；其次分離出實際焊縫視覺信息，通過數(shù)據(jù)擬合出焊縫曲線方程，計算初始焊位的初值；以初值坐標為基準，建立搜索窗口，精確計算初始焊接位置坐標值（x、y）。

技術關鍵2：基于被動視覺的焊縫跟蹤

        局部環(huán)境焊縫路徑自主規(guī)劃是在自然光或輔助光源條件下進行計算，考慮到焊接過程熱變形、工藝等因素的影響，還需進一步在焊接過程中實時糾偏先前規(guī)劃的焊縫路徑。利用復合濾光系統(tǒng)實時獲取 MAG 電弧及焊縫前端的圖像信息如圖所示，通過圖像處理算法獲得焊縫和電弧輪廓信息，并據(jù)此計算偏差量，修改機器人的運動路徑，從而實現(xiàn)焊縫跟蹤。結合機器人氬弧焊自動焊接需求，下圖為一套基于被動視覺和弧壓復合傳感系統(tǒng)。通過被動視覺傳感部分完成左右方向的跟蹤、電弧弧壓實現(xiàn)高度方向偏差信息的實時調整。

技術關鍵3：擺動電弧焊縫跟蹤

        電弧傳感器作為一種實時傳感器件與其他類型傳感器相比，具有結構簡單、成本低和響應快等特點，也是目前弧焊機器人傳感器的一個重要發(fā)展方向。基于擺動電弧傳感的弧焊機器人跟蹤系統(tǒng)示意如圖所示，其核心功能模塊主要包括：弧焊機器人、傳感器及信號采集、DSP 控制器、通訊和仿真調試。

技術關鍵4：焊接動態(tài)過程建模和控制

        智能化焊接機器人系統(tǒng)實現(xiàn)對焊接質量的有效控制需要對焊接動態(tài)過程的規(guī)律或模型進行描述。由于電弧焊接動態(tài)過程是涉及大量不確定因素的復雜過程，獲取精確的數(shù)學模型極為困難。考慮從焊接過程傳感器測量的直接和間接實驗數(shù)據(jù)，運用粗糙集知識獲取算法，建立焊接過程的知識模型，并作為機器人焊接過程智能控制器設計的重要依據(jù)。以知識模型 M 為核心構成的焊接過程粗糙集知識處理系統(tǒng)結構如圖所示，包括：系統(tǒng)的知識模型 M、數(shù)據(jù)擴展方法、離散化方法、模型輸出形式的轉換方法、知識推理方法等部分，主要用于根據(jù)系統(tǒng)輸入預測系統(tǒng)輸出。焊接過程是一個瞬時動態(tài)非平衡過程，焊縫成形質量受焊接過程各種因素影響，使得焊接動態(tài)過程控制變得極為復雜。

        智能化焊接制造的優(yōu)勢包括提高焊接質量和一致性、提高生產(chǎn)效率、降低人力成本、減少資源浪費等。它在汽車制造、航空航天、電子制造、能源領域等眾多行業(yè)都有廣泛應用的潛力。因此，智能化焊接制造已經(jīng)成為現(xiàn)實并且迫切需要的技術發(fā)展方向，它將不斷推動制造業(yè)的進步和發(fā)展，為各行各業(yè)提供更加高效可靠的焊接解決方案。