【摘要】近年来，我国经济实现了跳跃式发展，计算机、信息技术也实现了很大进步，对各行各业产生了非常深远的影响。尤其是在数字化时代背景下，数字化技术已经逐渐渗透到焊接的各个环节。数字化焊接已经逐渐成为焊接工艺的主要发展方向，数字化焊接具有功能强大、高效稳定、适应性强、扩展性高的优势。基于这一情况，本文主要探索了数字化焊接技术目前的应用情况，并对未来的发展趋势进行了阐述。
【关键词】数字化焊接技术；现状；发展趋势
随着信息技术的发展，数字化越来越受到人们大的关注，而数字化技术，指的就是以计算机及互联网为技术手段，以信息的离散化表述、传感、传递、处理、存储、执行和集成等信息科学理论及方法为基础的集成技术。数字化作为信息化技术的核心，是两化融合的关键，是发展最为迅速的信息化技术，数字化焊接技术是数字化技术与焊接工艺技术相结合而产生的一类数字化应用技术，可显著提升产品焊接品质、稳定性、可靠性和生产效率，降低生产成本，提升整体效能。
一、焊接装备数字化技术
（一）数字化焊接设备
数字化焊机是指在逆变焊机的基础上，以数字控制技术为基础，采用数字信号处理器(DSP)作为核心，即用0/1编码的数字信号代替模拟信号。从而获得具有精密化、网络化、高效化、绿色化和人性化的新型焊机。数字化焊机主要特点之一是焊机内置“焊接专家系统及数据库”，使用者可实现一元化操作，可快速准确获得最优的焊接工艺规范参数，保证了焊接工艺品质，体现了数字化焊机核心能力。
（二）焊缝跟踪技术
焊缝跟踪技术作为智能化单元技术，是数字化焊接的重要组成部分，目前主要的接缝跟踪可分为电弧自传感跟踪，如图1所示以及激光-CCD跟踪，如图2所示，传统的机械、其中激光-CCD跟踪以其灵活、方便、适应面宽、跟踪效果好等优势，表现最为活跃。
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图2 激光-CCD接缝跟踪传感器
电弧自传感跟踪主要适用于熔化极气保焊，焊枪摆动引起弧长有规律的波动，进而引起焊接电流急剧变化，同步感知电流的变化量，可获得焊枪和坡口横向与高低方向的偏差，实现在线调整，该方法不需要在焊枪上附加外部装置，电弧自传感，完全消除了盲区和滞后误差，实时性强、成本低等显著优势。
（三）熔池视觉技术
众所周知，经验丰富的焊工可通过观察熔池形貌变化，调整手中焊枪姿态及进给来获得优质焊缝。表明熔池视觉形貌承载着与焊接质量相关的很多信息。Dr Luo Hong等人为克服强弧光和飞溅对熔池传感的影响，采用脉冲激光器快速照射熔池，利用经窄滤光的CCD采集到清晰的熔池图像，实现了焊缝成形的控制。问志鸿等人针对PMIG焊熔池，进行了CCD视觉检测采集，提取了熔池二维几何信息。
二、焊接数字化技术研究现状
（一）自动化设计系统
焊接工艺自动化设计系统的应用中，哈工大、锅炉厂针对锅炉和压力容器焊接数据库进行了详细设计和分析，建立了完整的数据库，包括钢材、焊接材料的性能分析等内容。焊接性实验结果包括CCT图等内容。魏艳红等人结合JB4708标准对面向对象设计法进行了阐述，提出UML模型、三层结构等理论，在进行焊接工艺评定处理中具有较高实用性。南理工大学王克鸿对车辆进行了焊接工艺辅助设计、品质评价体系方面的分析，提出焊接接头信息数据、工艺自动处理等功能，切实达到了多参数、多规则性的求解。
（二）模拟仿真技术
焊接数值模拟技术主要是借助基本物理特征量的描述来机械能焊接过程的模拟和求解，数值方法计算后可对焊接过程进行全面的定量分析处理。数值模拟、仿真处理、人工智能的结合对工艺参数的制定和优化起到了保障性功效，对工艺方案的制定、加工过程的预测、缺陷问题的防止等起到了积极影响，对保障工件品质起到了促进作用。借助该技术还可进行当下实验室内无法解决问题的分析和研究。新时期，数值模拟技术已经逐渐渗透到各个方面，包括熔池形态、传热特性、变形预测等。同时焊接接头的组织性能、力学性能等也有了较大进步，尤其是组织模拟方面逐步引人了新技术，包括蒙特卡洛法，模拟效果良好。
三、焊接数字化技术
焊接数字化技术主要包括焊接工艺、质量控制、生产管理等几大方面，主要应用技术包括传感技术、建模技术、控制技术等；可实现装配单元的智能化、仿真化、模拟化控制，对焊接工艺自动化处理、车间焊接网络化、工艺信息数字化、焊接管理无纸化等起到了积极影响，是未来焊接数字化发展的主要模式。
（一）焊接物联网系统
车间级焊接数字化技术主要包括：装备智能化、生产管理网络化、接头质量透明化等。唐山松下借助焊机群组化管理与数字化信息技术进行了结合，建立了焊机网络监控体系，借助该网络体系可快速实现焊接信息、焊机数据和品质方面的管理，还可及时进行电流电压、时间、焊丝消耗量等方面的管理。时代科技企业借助CAN总线实现了设备和上位机的交互处理，建立了集中化控制系统。山东奥太系统将数字化焊机作为最小单元，建立了自动焊接系统，通过局域网逐渐实现了信息互通和控制处理。
（二）机器人智能规划
焊接机器人离线编程技术逐步从基于图形的屏幕示教向智能编程方向发展，离线编程的核心是焊接任务、焊接路径、焊枪姿态和焊接参数的规划问题。路径规划可通过CAD建模和视觉系统来实现，并进行无碰撞校正；焊枪姿态规划可依据焊接位置和工件条件，自动设计最仕的焊枪位姿，以获得最好的焊缝质量；焊接工艺规划主要依据焊接LAPP系统进行，重点是CAD,CAPP和离线编程系统的集成。
四、结束语
综上所述，目前国家的各项基础设施建设越来越完善，也使各行业得到了飞速的发展，我们在发展经济的同时，也必须要重视技术的研究。比如，数字化焊接技术就对我们的生产生活影响越来越大，数字化焊接技术是网络技术、传感技术、数字建模技术、智能控制技术、机器人技术的集成应用。智能化焊接单元和数字化焊接车间的集成式研发与应用将进一步促进现代焊接技术的发展，将大幅提升焊接制造智能化水平和制造业基础工艺能力，为中华民族的伟大复兴提供了重要支持。
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