焊接機器人現狀

        目前應用中的焊接機器人仍然(ran)是“示教(jiao)再現型”，其焊接(jie)路(lu)徑和工藝參(can)數是預(yu)先設置的，對作(zuo)業條件的一致性要求非(fei)常嚴(yan)格，并且在焊接(jie)過(guo)程中缺少對外(wai)部信息傳感反饋(kui)和實時調節的功能。

        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(bie)與(yu)導引

        利用(yong)(yong)視(shi)覺(jue) CCD 傳(chuan)感獲取初(chu)(chu)始(shi)焊位(wei)(wei)信息(xi)并自主導引焊槍準確(que)移(yi)動到初(chu)(chu)始(shi)焊接位(wei)(wei)置(zhi)，是局部自主智能焊接機器人的(de)關(guan)鍵技術之一(yi)。首先利用(yong)(yong) CCD宏觀(guan)識別整體焊縫(feng)；其次分離出實際焊縫(feng)視(shi)覺(jue)信息(xi)，通(tong)過(guo)數據擬合出焊縫(feng)曲線方程，計算(suan)(suan)初(chu)(chu)始(shi)焊位(wei)(wei)的(de)初(chu)(chu)值(zhi)；以初(chu)(chu)值(zhi)坐標為基準，建立(li)搜索窗口(kou)，精(jing)確(que)計算(suan)(suan)初(chu)(chu)始(shi)焊接位(wei)(wei)置(zhi)坐標值(zhi)（x、y）。

技術(shu)關鍵2：基于被(bei)動視覺的焊縫跟(gen)蹤

        局部(bu)環境焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)路徑(jing)自(zi)(zi)主規劃(hua)是(shi)在自(zi)(zi)然光或輔助(zhu)光源(yuan)條件下進(jin)行計算(suan)，考(kao)慮到焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程熱變形(xing)、工藝等因素(su)的(de)(de)(de)影響，還需進(jin)一步在焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)過(guo)程中實(shi)(shi)時(shi)糾偏(pian)先前規劃(hua)的(de)(de)(de)焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)路徑(jing)。利用復(fu)合濾光系(xi)統實(shi)(shi)時(shi)獲取 MAG 電弧(hu)及焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)前端的(de)(de)(de)圖像(xiang)(xiang)信(xin)(xin)息(xi)如圖所(suo)示，通過(guo)圖像(xiang)(xiang)處理算(suan)法獲得焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)和(he)電弧(hu)輪廓信(xin)(xin)息(xi)，并據此計算(suan)偏(pian)差量，修改機(ji)器人(ren)(ren)的(de)(de)(de)運動(dong)路徑(jing)，從而(er)實(shi)(shi)現焊(han)(han)(han)(han)縫(feng)跟蹤。結合機(ji)器人(ren)(ren)氬弧(hu)焊(han)(han)(han)(han)自(zi)(zi)動(dong)焊(han)(han)(han)(han)接(jie)(jie)需求(qiu)，下圖為(wei)一套(tao)基于被動(dong)視(shi)覺和(he)弧(hu)壓復(fu)合傳(chuan)感(gan)系(xi)統。通過(guo)被動(dong)視(shi)覺傳(chuan)感(gan)部(bu)分完成左(zuo)右方(fang)向(xiang)的(de)(de)(de)跟蹤、電弧(hu)弧(hu)壓實(shi)(shi)現高度方(fang)向(xiang)偏(pian)差信(xin)(xin)息(xi)的(de)(de)(de)實(shi)(shi)時(shi)調整。

技術關(guan)鍵3：擺動電弧(hu)焊縫跟蹤

        電弧(hu)(hu)傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)作為一種實時傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)件與其(qi)他類型傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)相比，具有(you)結(jie)構簡(jian)單、成本(ben)低和響應快等特點，也是目前弧(hu)(hu)焊機器(qi)(qi)人傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)的一個重要發展方向。基于擺(bai)動(dong)電弧(hu)(hu)傳(chuan)感(gan)(gan)的弧(hu)(hu)焊機器(qi)(qi)人跟(gen)蹤(zong)系統示意如(ru)圖(tu)所示，其(qi)核心功能模塊主要包括(kuo)：弧(hu)(hu)焊機器(qi)(qi)人、傳(chuan)感(gan)(gan)器(qi)(qi)及(ji)信號(hao)采集(ji)、DSP 控制(zhi)器(qi)(qi)、通訊(xun)和仿真調試。

技術關(guan)鍵4：焊接(jie)動態過程(cheng)建(jian)模和控制(zhi)

        智能化焊接機器人系統實現對焊接質量的有效控制需要對焊接動態過程的規律或模型進行描述。由于電弧焊接動態過程是涉及大量不確定因素的復雜過程，獲取精確的數學模型極為困難。考慮從焊接過程傳感器測量的直接和間接實驗數據，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(guo)(guo)程智(zhi)能控(kong)制(zhi)器設計的(de)重要(yao)依據。以知識(shi)(shi)模型 M 為(wei)核心構(gou)(gou)成(cheng)的(de)焊接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)程粗糙集知識(shi)(shi)處理系(xi)(xi)統(tong)結構(gou)(gou)如圖(tu)所示(shi)，包括(kuo)：系(xi)(xi)統(tong)的(de)知識(shi)(shi)模型 M、數據擴(kuo)展(zhan)方法、離散化方法、模型輸(shu)(shu)出(chu)形(xing)(xing)式的(de)轉換方法、知識(shi)(shi)推理方法等(deng)部(bu)分，主要(yao)用于根據系(xi)(xi)統(tong)輸(shu)(shu)入預測系(xi)(xi)統(tong)輸(shu)(shu)出(chu)。焊接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)程是一個瞬時(shi)動態(tai)非平衡過(guo)(guo)程，焊縫成(cheng)形(xing)(xing)質量受焊接(jie)(jie)(jie)過(guo)(guo)程各種因素(su)影響，使得焊接(jie)(jie)(jie)動態(tai)過(guo)(guo)程控(kong)制(zhi)變得極為(wei)復雜。

        智能化焊接制造的優勢包括提高焊接質量和一致性、提高生產效率、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都有廣泛應用的潛力。因此，智能化焊接制造已(yi)經(jing)成為現實并(bing)且迫(po)切需要的(de)技術發展(zhan)(zhan)方(fang)(fang)向，它將不斷推動制造業的(de)進步和發展(zhan)(zhan)，為各(ge)行(xing)各(ge)業提供(gong)更加高效可靠的(de)焊(han)接解決方(fang)(fang)案(an)。