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工业机器人自动焊接系统应用与焊接质量控制

发表时间：2020/12/29 来源：《基层建设》2020年第24期作者：张辉任松松

[导读] 摘要：机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，是衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志，机器人焊接作为工业“裁缝”，是智能制造技术的关键环节。

        单位名称：陕西建工金牛集团股份有限公司陕西省 712000
        摘要：机器人被誉为“制造业皇冠顶端的明珠”，是衡量一个国家创新能力和产业竞争力的重要标志，机器人焊接作为工业“裁缝”，是智能制造技术的关键环节。基于此，本文将通过对工业机器人的技术展开叙述分析，并对工业机器人在智能焊接中的应用进行详细的阐述。
        关键词：工业机器人；自动焊接系统；有效应用；质量控制
        随着我国工业的纵深化发展，在焊接领域，机器人焊接正在逐步取代传统的手工焊接。但由于机器人焊接与传统手工焊接工艺存在较多的差别，机器人焊接工艺目前还没有标准的焊接工艺数据库，以至于在生产实践中，工人需要对焊接焊件机器人进行多次重复试验，才能获得较好的焊接参数，影响了焊接效率也浪费了焊接材料。
        一、工业机器人自动焊接系统
        纵观我国现代化工业生产技术发展现状可看出，在实践操作的过程中，要想制作出完整的工业机器人，就需要对工业机器人的自动焊接系统全面掌握。（1）对机器人系统进行分析。机器人本身主要运用铝合金进行铸造其结构，然后通过计算机辅助设计，与有限元结构分析的方式，获得总体优异的坚固刚性结构，从而获取最佳固定负载能力。此外，所有轴运用的都是免维护交流伺服电机驱动，使用无间隙的传动组件和绝对编码器，并且所有机器人轴全部配有刹车装置和温度监测的安全装置，能在机器人出现故障时，第一时间通知给相关技术人员，让技术人员对故障问题进行分析与解决。因其具备高精度位置的监测系统，所以能有效保证机器人具有高度的动态特性和良好的精度。（2）对工业机器人自动焊接系统进行分析。工业机器人弧焊系统主要是由：工业机器人和烟雾净化过滤机、焊枪、送丝机与烟雾净化系统等部件组建而成，在工业机器人的焊接系统中，其操作过程主要是通过送丝机和焊接工作台等相关设备实现连接的方式得以实现。
        二、工业机器人的技术发展史
        最早期，我国在对工业机器人进行研究主要是为了解决国产化这一问题，但因缺乏先进的技术以及经验，导致了在研究过程中出现了许许多多的问题，从而致使研究进度非常缓慢。但随着我国对工业机器人领域的重视，工业机器人的发展速度也得到了提升。近年来随着社会科技的不断发展进步，工业机器人已被广泛应用于工业生产当中。目前我国北京、上海、深圳等多个一线城市已经具备了对工业机器人核心技术的自主研发，以及实现产业化。
        三、新型材料技术
        1. 工业机器人的发展趋势
        随着工业机器人的制造经验逐渐丰富，工业机器人的工作将会更加的智能化，帮助人们拓展新的工作环境，认知更神秘的工作领域，并能在工作人员下达指令的前提下，按照程序指令，自主地开展工作，所以工业机器人的制造需要更加精密的仪器，更加精细的制造工艺，并确保工业机器人的高质量成型，满足实际工业需求。
        2. 人工智能技术
        工业机器人能够机器的稳定重复一致的作业，这些智能化、拟人化都是靠着人工智能技术来实现的。工业机器人通过数据化和智能化将传统的工艺等都保留在了机器当中，人工智能技术在此过程中功不可没。可以将人工智能技术便是工业机器人研究的基础技能。
        3. 焊接智能工厂
        随着互联网、物联网和云计算技术的逐渐成熟，基于智能云管理焊接系统的生产线也成为制造业中重要的发展方向。物联网技术可以实现所有焊接设备、传感器间数据实时共享，有助于促进多机器人的协调配合，提高生产效率；而利用大数据和云计算等信息技术，可以从焊接生产的海量数据中挖掘出潜藏的焊接规律，进而使用这些规律控制焊接过程，使机器人智能化水平进一步提升。生产过程数字化、网络化、智能化成为未来加工制造过程的必然趋势。

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        四、工业机器人自动焊接系统中的焊接质量控制内容
        将从以下几个方面入手，对工业机器人自动焊接系统中的焊接质量控制，展开较为深入的分析。其目的在于有效保证焊接质量。（1）在工业机器人自动焊接系统中，应当运用压力手柄针对送丝轮的实际运行压力进行有效调整，促使焊丝能通过此过程均匀的送进导管中，同时，还能有效保证焊丝从导电嘴出来的时候，形成一定摩擦力，从而避免焊丝在送丝轮中出现打滑的现象。由此可见，对送丝轮运行压力调整的重要性。但在实际工作中，还应当注意的问题是，若是送丝轮运行压力出现过大的问题，必定会出现焊丝被压扁的现象，从而破坏镀层结构，严重的话还会对送丝轮造成摩擦阻力，最终致使送丝轮磨损较快。（2）当技术人员针对工业机器人自动焊接系统中的焊接面板参数进行调整时，技术人员应在实际工作的过程中，对实际的焊接弧长以及系统中的电压旋转按钮进行科学调节，以此来保证电弧脉冲声音中，会掺杂一些系统短路的声音，进而保证自动焊接系统取得良好的焊接效果。与此同时，在实际焊接操作的过程中，技术人员要想保证焊接质量，还可以通过反方向倾斜焊枪至焊接0°～10°的方向，运用科学有效的前进法进行科学焊接，从而针对整个焊接操作过程的焊接结果，进行有效把控。（3）若是在焊接中发现有焊接气孔等焊接质量问题的存在，就需要焊接人员能在第一时间内及时发现并解决，通过对焊接系统中相关焊接参数调整的方式，检查其运行参数是否科学、合理，同时还要对焊接系统的相关工件，进行检查其中是否存在杂物，若是在对系统检查期间，发现焊接系统中存在严重的咬边现象，这时就需要技术人员能采取科学有效的解决对策，针对焊枪角度和焊接参数进行有效调整；若是在检查期间发现自动焊接系统出现焊偏的现象，就需要对工业机器人的了零部件等内容进行校正和检查，保证故障因素得到有效排查，并保证技术人员能在合理的时间范围内解决故障问题，进而确保自动焊接机的焊接质量。
        五、智能焊接工作站
        1.手眼系统
        手眼系统便是通过视觉对焊接的位置进行在线的视觉定位，并进行在线的矫正以及补偿，从而确保定位准确的稳定度能够达到98.5%，此过程是通过视觉以及AI算法进行判定的。通过焊前的缺陷识别以及在线焊接工艺的补偿，整合深度的学习算法，保证工业机器人在进行单词动作运行时效率稳定收敛在1S以内。通过缺陷标签的深化分析以及迭代学习，决定焊后的修复工作：补焊或者重新进行焊接，一般在现场焊接完成后，机器人会执行拍照行为，随后上传至工厂的物联网云平台，通过人工智能算法进行焊后缺陷质检，该系统的识别准确度>90%（立焊、平焊角接、平焊搭接）。
        2.工艺与路径规划
        通过被焊物的特征进行规划工业机器人的焊接工艺流程以及参数、焊接的路径以及姿态的变化。根据实际焊接过程中的数据进行在线以及离线分析，从而优化工艺路径。通过仿真的和半实物仿真等方式，实现真正意义上的虚拟制作，快速的规划验证工业机器人的工艺路径规划。5.3动态三维重构与自动标定
        在此工作站中采用了机器人坐标恢复系统，通过简单的安装使用，达到让工业机器人在作业时结构紧凑、快速恢复精度的目的。动态三维重构系统则是帮助机器人能够快速的获取加工件的空间状态信息并正确抓取作业面。最后自动标定系统快速的建立起作业面与机器人的加工坐标系间的关系。
        结语
        总之，工业机器人焊接技术的出现，有效推动了我国工业发展，而且工业机器人自动焊接系统的应用，不仅能通过示教器的方式进行教编程焊接，还能实现远程控制焊接。所以基于传感信息技术的第二代机器人尚未普遍应用。近年来，随着人工智能技术的发展，机器人智能化水平逐步提升，基于物联网技术的智能焊接工厂将成为下一阶段的发展重点。
        参考文献：
        [1]郭英豪.基于视觉的工业机器人自动焊接引导分析[J].科技创新与应用，2020，（1）：110-111.
        [2]常博学，黄静月.基于安川工业机器人的焊接系统设计[J].自动化应用，2019，（1）：103-104.