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摘要：我国焊接技术的智能化和自动化是行业发展的主要趋势，可以通过对焊接工艺的优化来适应新型材料的使用，也可以通过焊接机器人的推广来提高技术的精确度，推动整个生产线自动化和柔性化发展等，都可以进一步优化焊接技术，也是为了将焊接技术推广到其他行业的必然要求，是促进国家制造业进步的重要措施。
关键词：焊接智能化；研究；应用
1焊接工艺自动化技术现状
我国焊接技术实现自动化的战略目标是实现焊接生产自动化实践的过程，将计算机用于辅助设计和工业制作。整个焊接技术发展新局面的诞生是焊接机器人的出现，机器人自动化焊接在各行各业都有所应用，但是在汽车制作公司的应用，是焊接机器人应用的主要领域。焊接技术自动化的表现在于节能化的焊机和弧焊机。这两种机器的出现对整个行业的发展起到了重要的推动作用：（1）焊接智能化应用具有很高的灵活性，有助于提升经济效益，得到了较为广泛的使用。但是，由于目前我国在机器人焊接方面，技术水平较低，开展智能化处理工作，采用进口零部件，工作成本很高，难以促进工作的合理实施。在进口零部件方面，还会受到国际贸易限制因素的影响，无法合理促进生产工作实施，例如，在零部件损坏之后，需要进行产品的更新，但是更新成本很高，无法满足当前的智能化改革需求。（2）焊接过程复杂和劳动强度大的焊接作业，均以自动化的焊接手段来实现。焊接自动化的分布情况基本是合资品牌大于自主品牌，畅销车型大于非常小车型，豪华车大于经济车型，传统造车企业大于新能源企业。整体呈现成本/利润导向的模式。
2焊接工艺智能化的应用
目前焊接工艺智能化主要体现在三个方面，一是生产作业实现手段的智能化；二是焊接过程控制的智能化；三是分析诊断过程智能化。
（1）生产作业实现手段的智能化。根据图像识别技术而产生的视觉系统，在工业生产各个领域均有广泛的应用。焊接生产环境复杂，尤其在大规模批量生产中，由计算机技术引领的图像识别技术，能够模仿人类对特定的要素进行视觉识别。由于技术成本高，应用范围窄，并未大范围使用。
近年来，机器视觉技术以其高精度、高自动化等特点已被广泛应用于工业测量、工业检测和识别等领域。视觉焊接机器人通过工业CCD相机采集图像，再经过图像预处理过程得到较为清晰的焊缝中心线的图像，计算机再将焊缝图像中心线特征点的坐标反馈到焊接机器人的控制系统，让焊枪沿着焊缝中心线进行焊接，从而完成焊接的整个过程。
其整个系统是一个闭环的控制系统，可以根据焊缝图像来实时调整焊枪的姿态角度和运行轨迹，因此具有较高的焊接精度和焊接质量。
（2）焊接过程控制智能化。自动化一体调节焊接参数的智能化技术出现时，将整个操作都更加简单化和便捷化，智能化程度也越来越高。在汽车生产中，焊接自适应系统能够根据动态电阻的变化输出与之相符的焊接参数，很好的消除焊接过程中产生的飞溅或由于其他因素导致的虚焊等质量缺陷。尤其是对于焊接过程更为复杂的有色金属焊接，焊接自适应控制系统更能发挥强度的作用，确保焊接质量的可靠性。焊接过程控制智能化的发展相对成熟，无论是人工电阻焊的控制设备还是自动焊的控制设备均由较为普遍的使用。带有自适应模块的焊接控制设备的价格是普通焊接控制设备的价格2～3倍，从一定程度上限制了新技术的推广。
（3）分析诊断过程智能化。专家诊断系统和在线检测技术的应用，使得焊接质量检测不再困难。以往的焊接质量检查基本是由专业人员在离线状态下通过抽样进行晶相分析、磁粉探伤、超声波探伤等手段进行，同时检测周期长，由于是抽样测试存在检测风险。而随着专家系统的诞生和自动化检测技术的应用，目前已经实现了在线的质量检测。但仅就其质量控制成本而言，质量不是越高越好，在满足使用要求的前提下，过度的质量控制无疑会增大企业的运营成本。专家诊断系统级在线检测技术的使用仅限于对焊接质量要求高的豪华车的特种材料焊接中。
国际上目前将故障诊断方法归类为基于解析模型、基于信号处理和基于知识的故障诊断3种方法。每种方法的具体分类情况如图1所示。
焊接专家系统是指专门设计的用以模仿某领域专家的知识和推理方法，并能像人类专家一样解决特定领域的复杂问题的计算机软件系统。与常规计算机程序相比，具有知识大多是被个人拥有的专家知识、输出结果通常是建议或选择、推理过程可了解等显著特点。在故障诊断中，专家系统可以将诊断故障和原因之间的关系通过特定的推理机制推导潜在故障模式，并搜索故障原因。故障诊断专家系统主要有以下几部分构成：第一，知识库。知识库为系统的核心之一，内部存储大量的专家经验及相关的故障检修信息，具有多种功能，可以根据实际需求，对内部信息进行处理，包括修改、删减及添加等。第二，推理机。推理机是系统的另外一个核心部件，可以读取系统的内部知识，并且按照已经设定好的程序进行推理工作，最终得到推理的结果。第三，数据库，同样起到一个存储的作用，可以将监听得到的数据及推理的过程进行存储，内部含有用户信息、中间结果、过程等内容。第四，解释器。在完成推理工作以后，可以通过解释器获得相关的信息及数据，将推理得到的结果通过屏幕展示出来。第五，人机交互界面。主要是起到一个接口的作用，具有输出结果、生成报表等功能。
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图1故障诊断方法分类图
3汽车车身焊接技术自动化和智能化
3.1汽车产业升级
在汽车产业高速发展的今天，随着汽车行业生产节奏的加快，汽车生产在保证质量的同时，也追求产量，提高规模效益。一个汽车产品的生命周期只有3～5年，随着产品的升级，汽车焊接生产线也随之升级，原有自动化、柔性化程度较低的生产线逐渐退出历史舞台，取而代之的是自动化程度更高、柔性程度更高的现代化焊接生产线。
自动化成为汽车车身焊接生产线的发展方向，焊接机器人也顺应时代发展技术和行业要求诞生。焊接机器人是独立操作的个体，动作自由度较高、程序灵活，且自动化程度以及柔性程度都较高。焊接方面主要是点焊机器人和弧焊机器人。
3.2汽车产品新材料带动新技术
汽车的轻量化发展，越来越多的新型材料得到应用，一些新型的金属材料以及高强度的有机合成材料等，都是未来焊接技术的主要焊接材料。为了适应新的材料，有许多新型焊接技术的出现，如扩散焊，扩散焊的接头性能可与母材相同，特别适合于焊接异种金属材料、石墨和陶瓷等非金属材料、弥散强化的高温合金、金属基复合材料和多孔性烧结材料等。
为了配合新型焊接技术的出现，焊接设备的智能化和焊接质量要求也越来越高。新型焊接技术类似激光焊以及电子束焊等都得到大量使用，所以焊接设备以及质量的稳定性以及数字化水平也得到了很大的提升。传统焊接生产向着精细化的方式转变，是基于计算机以及信息技术在工业领域的应用。对于一些焊接技术要求较高的操作，也可以进行虚拟建模的方式，让焊接机器人进行仿真技术的练习。大量应用在焊接过程策划以及工艺参数优化等各环节的技术，对于加快焊接技术的编制以及缩短现场调试时间，都有着重要的应用价值。
新车型在设计阶段还可以运用智能化的仿真技术进行疲劳性能以及冲击性能等综合考虑，做出适用性方面的性能评价。运用计算机和信息技术，对焊接过程中的质量分析和优化有着重要意义。而对技术准备以及质量检验等环节方面提高要求，也有利于企业的管理和决策。
4汽车车身焊接技术的发展趋势
从整个汽车行业的焊接现状来看，发展自动化柔性生产系统是整个汽车工业的焊接发展趋势，更加符合自动化的规划路径。发展焊接技术自动化和智能化，需要注意可持续发展理念以及环境保护的观念。焊接行业的耗能较为突出，坚持可持续发展是必然选择，也是长远打算所在。
在焊接方面可以推广清洁化生产，在一些高温噪声的环境中，坚持焊接自动化生产，可以有效减少对环境的污染。为了促进技术的发展，也可以引进发达国家的制造技术，在借鉴先进技术让焊接自动化系统更好地更新换代。
结束语
电子信息及计算机技术的发展，加快了焊接工艺研究的进程，新的工艺方法和新的工艺手段不断在生产实际中得到实现。本文探讨汽车车身焊接的智能化与自动化的现状及发展趋势。
参考文献
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