机器人智能焊接技术

焊接机器人智能化发展

焊接机器人的智能化发展 林祥礼 摘要：本文简要介绍了焊接机器人的发展过程，在此基础上主要介绍基于焊接环境和过程视觉信息获取而展开的焊接机器人智能化技术发展及应用现状。 关键字：焊接机器人；视觉；智能化 0 引言 自从1959年第一台工业机器人U N I M A T E在美国诞生以来到现在，工业机器人经历了三个阶段，即示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半以上用于各种形式的焊接加工领域。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。目前，国内外大量应用的焊接机器人系统从整体上看基本都属于第一代或准二代的[1]。由于焊接路径和焊接参数是根据实际作业条件预先设置的，在焊接时缺少外部信息传感和实时调整控制功能,这类弧焊机器人对焊接作业条件的稳定性要求严格，焊接时缺乏柔性，表现出明显的缺点。在实际弧焊过程中，焊接条件是经常变化的。如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化，焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均等诸多问题。 为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响，提高机器人作业的智能化水平是焊接机器人发展的必然趋势。从模拟焊工观察、判断与施焊操作的功能研究智能型焊接机器人关键技术，焊接环境的视觉信息获取与利用是智能化机器人的关键技术和主要标志之一。 1 机器人焊接智能化技术的主要构成 机器人智能化焊接技术集成了多门学科，具有典型的学科融合特点。将智能化技术引入焊接机器人所涉及的主要技术构成如图1所示。焊接机器人的智能化技术包括：焊接机器人对于焊接任务的自主规划技术；焊接机器人的导引跟踪运动轨迹控制技术；焊接环境识别以及焊接动态过程的信息传感、建模与智能控制技术；机器人焊接系统的集成与控制，将上述焊接任务规划、轨迹跟踪控制、传感系统、过程模型、智能控制等子系统的软硬件集成设计、统一优化调度与控制，涉及焊接柔性制造系统的物料流、信息流的管理与控制，多机器人与传感器、控制器的多智能单元协调以及基于网络通讯的远程控制技术等。

工业机器人在汽车焊接中的应用

工业机器人在汽车焊接中的应用焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术，在工业中应用的历史并不长，但它的发展却是非常迅速的。焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备，是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人，主要用于工业自动化领域，其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业，在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用，其中应用最多的以弧焊、点焊为主。 典型的焊接机器人系统有如下几种形式：焊接机器人工作站、焊接机器人生产线、焊接专机。焊接机器人系统一般适合中、小批量生产，被焊工件的焊缝可以短而多，形状较复杂。柔性焊接线特别适合产品品种多，每批数量又很少的情况下采用。焊接专机适合批量大、改型慢的产品，对焊缝数量较少、较长，形状规矩的工件也较为适用，至于选用哪种自动化焊接生产形式，需根据企业的实际情况而定。 在汽车领域的典型应用 纵观整个汽车工业的焊接现状，不难分析出汽车工业的焊接发展趋势为：发展自动化柔性生产系统。而工业机器人，因集自动化生产和灵活性生产特点于一身，故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面，主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。特别是近几年，国内的汽车生产企业非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上，各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制，自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人共61台进行，机器人驱动由微机控制，数字和文字显示，磁带记录仪输入和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹，具有很高的焊接自动化水平，既改善了工作条件，提高了产品质量和生产率，又降低材料消耗。 类似的高水平的生产线，在上海、武汉等地都有引进。但这些毕竟还远不能适应我国民族汽车工业迅速发展的需要，我们必须坚持技术创新，大力加速发展高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备，发展应用机器人技术，发展轻便灵巧的智能设备，建立高效经济的焊接自动化系统，必须用计算机及信息技术改造传统产业，提高档次。 新松机器人深度服务汽车行业大市场 作为国内唯一的“机器人国家工程研究中心”，新松机器人自动化股份有限公司从事机器人及自动化前沿技术的研制、开发与应用。其系列机器人应用主要涵盖点焊、弧焊、搬运、装配、涂胶、喷涂、浇铸、注塑、水切割等各种自动化作业，广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械、冶金、电子装配、物流、烟草、五金交电、军事等行业。目前，机器人系列技术及应用、自动化成套技术装备、仓储物流自动化技术装备已形成新松公司三大主导产业领域，旨在为用户提供卓越的技术和服务。迄今已累计向市场推出了800多台机器人系统，是市场上极具竞争力的“机器人及自动化技术和服务”解决方案提供商，也是国内进行机器人研究开发与产业化应用的主导力量。 新松公司的机器人产业应用主要是承担各类汽车车身自动冲压线、白车身焊装线、汽车总装线、发动机装配线、工装夹具及输送系统的设计制造；焊装线钢结构、管网工程的设计制造；焊装线工艺设计、平面布置、机器人选型、机器人用自动焊钳设计与选型、非标机

焊接机器人毕业论文

第1章绪论 1.1课题研究的目的及意义 焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段，发展成为制造业中一项基础工艺，一种生产尺寸精确的产品的生产手段。传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中。近20年来，在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面已取得了许多研究和应用成果，表明焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势。焊接机器人的诞生是焊接自动化革命性的进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的生产方式，从而使中小批量的产品自动化焊接成为可[1]。 焊接机器人已经广泛应用于汽车、工程机械、摩托车等行业，极大地提高了焊接生产的自动化水平，使焊接生产效率和生产质量产生了质的飞跃。同时改善了工人的劳动环境[2]。但是，现在焊接领域中自动化程度最高的手臂式机器人在使用时有两个局限性：一个是它的活动范围较小，因为它像一个手臂，手臂长1.5~2米，也就是其活动半径，所以焊接的工件不能太长，最大范围也不能超过2米。二是它必须用编程或示教进行工作，对不规则的焊缝，特别是在焊接过程中焊缝发生形变时，则很难适应。然而，许多大型工件体积非常庞大，而且必须在工地和现场进行焊接。例如：石化工业中的大型储油罐、球罐，造船业中的各种轮船，对这类产品的焊接，就很难实现自动化，许多建设工作仍然采用人工焊接[3]。因此，给焊接机器人加装各种传感器，使它们具有焊接路径自主获取、焊缝跟踪以及焊接参数在线调整等能力，具有很高的实用价值。机器人焊接过程的自主化和智能化已经成为科研工作者的一个研究重点。移动焊接机器人由于其良好的移动性、强的磁吸附力以及较高的智能，成为解决大型焊接结构件自动化焊接的有效方法[4]。尽管自主移动机器人的实用化研究还不够完善，但移动机器人是解决无轨道，无导向，无范围限制焊接的良好方案。 1.2国内外研究现状 自1962年美国推出世界上第一台Unimate型和Versatra型工业机器人以来，越来越多的工业机器人投入生产使用中。这其中大约有半数是焊接机器人。焊接机器人是在工业机器人上装备焊接系统，如送丝机、软管、焊枪、焊炬或焊钳，并配备相

智能化焊接技术与工程的探讨

智能化焊接技术与工程的探讨 发表时间：2018-12-05T11:56:38.297Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第24期作者：张军军[导读] 在智能焊接技术实际发展与应用的过程中，需制定完善的技术方案，总结具体的技术经验与方法，并在实际工作中，协调各方面技术之间的关系，确保在新时期发展的过程中，提升焊接工程的建设质量与效率。甘肃兰州 730000 摘要：在智能焊接技术实际发展与应用的过程中，需制定完善的技术方案，总结具体的技术经验与方法，并在实际工作中，协调各方面技术之间的关系，确保在新时期发展的过程中，提升焊接工程的建设质量与效率。 关键词：智能化；焊接技术；工程 1智能化焊接技术国内外发展现状分析 进入二十一世纪之后，国内外的焊接企业开始针对焊接材料进行研发，我国已经针对钢材焊接材料进行了合理的分析，能够全面提升传统产品的质量，并开发与钢材料相互配套的焊接材料，能够创建合理的技术研发机制。但是，在实际发展期间，很多新型钢的配套焊接材料需要从进口途径湖区。高质量焊接材料中含有很多附加值，当前占有我国焊接材料总量的30%左右，形成了一定的发展趋势。且国外很多焊接材料生产企业开始争夺中国高端焊接材料市场，导致我国焊接生产工艺缺陷凸显。国外在智能化焊接的过程中，已经可以通过厂房密闭除尘换气的方式，针对焊剂进行熔炼生产，而我国在实际生产与发展期间，还在使用开放式的方式，对生态环境会造成较为严重的污染。在焊剂烧结的过程中，国外已经使用了自动化的机械设备进行生产，而我国很多生产企业还在使用传统的生产方式，不能保证焊剂颗粒强度。同时，我国在无铅焊接技术方面未能创建合理的可靠性与寿命评估机理，不能通过科学方式进行检测，且工作效率较低，无法利用科学方式创建现代化的管理机制，难以提升整体工作效果。 2智能化焊接技术在工程中的应用 2.1数字化集成化焊接控制 在焊接工艺中融合数控技术，不但能够提高焊接精准度，同时也有利于产品性能的提升，机械运转的稳定性较高，使用集成焊接技术并引入信息技术，能够实现焊接系统控制的集成化运转，操作过程中的信息会汇总在一起，从而使操作者对焊接质量和流程有更准确的判断，数字化集成系统的运行，有利于提升工程机械焊接效率。 2.2合理使用视觉传感技术方式 视觉属于人类在日常生活中感觉外部信息的功能，而焊工的感官，主要在焊接期间，接受视觉信息，并动态化的进行焊接处理，保证焊接工作质量。在此期间，可以使用计算机技术方式，针对人类视觉的理解与信息进行合理处理，通过焊接过程传感方式的支持完成工作任务。当前，我国计算机视觉技术已经得到了良好的发展与进步，可以使用视觉方式观察焊接熔池状态，并真实反映焊接期间金属熔化的动态行为，在此期间，可以使用图像的处理方式，获取熔池中几何形状信息数据，并针对焊接熔深信息、溶透信息等进行分析，开展动态化的焊接控制工作，提升整体工作效率与质量，满足当前的发展需求。在此期间，可以使用脉冲GTAW技术方式开展工作，在熔池的正面与反面设置视觉传感系统，能够更好的获取熔池正面与反面图像，保证获取熔池图像的二维特征尺寸，并动态化的获取系统数据信息，更好的开展正面与反面传感信息研究工作，提升整体研究工作效果。 在此期间，还可以使用合理的技术方式，对接填充焊丝无缝隙熔池图像中，可更好的提取三维特征，并进行科学的研究，了解在焊接期间是否出现熔池表面下塌或是凸出的现象，保证提升整体状态处理效果。同时，在实际工作中，需合理使用灰度分布反射图方程计算方式，获取熔池三维尺寸信息，更好的对其进行研究与分析，保证更好的提升技术的应用效果。在实际工作期间，还可以使用多方位熔池图像获取方式，根据熔池前端的图像，明确间隙的变化状况，解决工程中的间隙焊接焊缝问题，获取准确的传感数据信息，提升整体工作效果。另外，需开展铝合金熔池尺寸的控制工作，在动态化管理与控制的情况下，将视觉传感技术与实时控制技术融合在一起，通过科学方式解决问题，提升整体技术水平。 2.3焊接机器人的使用 在大多数的焊接工作中，工作人员的焊接工作环境都比较差，安全系数比较低，操作过程复杂，危险系数大，这就为焊接工作人员造成巨大的人身安全隐患。焊接机器人的引进和使用，能够有效的解决这一难题，不仅能够很好的提高工作的安全系数，保证工作人员的生命安全，而且通过数字化和远程控制技术，能够保证焊接工艺的精准度，也确保了产品质量和稳定性。与此同时，更大大提高了焊接工作效率，降低了工作占用时间，促进了经济效益的快速增长，推动了工程机械焊接企业的更好发展。 2.4半自动下向焊技术的应用 半自动下向焊接技术主要是在21世纪末期引入到我国的，因为半自动下向焊接技术在使用的过程中具有比较高的生产效率、管道的焊接质量好、焊接过程中投入的成本量比较低、焊接技术容易掌握等特点，所以，半自动下向焊技术在引入我国之后就迅速的发展起来。减少焊工劳动的强度，并在具体焊接的过程中可以使用波形控制技术的STT型CO2半走动焊机，这样就能够更好地保证石油管道的完整性。STT型CO2半走动焊机是我国应用范围最广的半自动下向焊接技术，因为该焊接技术具有非常强的稳定性，这样就扩宽了CO2半自动焊技术的应用范围。 2.5热气体焊接 热气体焊接是一种操作灵活简单的塑料焊接方式。焊接时先对焊枪内的电阻进行加热，通过电机吹出的风带走电阻的热能形成高温热气体，用高温气体加热使待焊接的塑料构件熔化并粘合在一起，待焊缝冷却凝固后完成焊接。热气体焊接分为点焊、挤焊和永久热气焊三种。点焊是使用特殊的焊枪对材料进行临时加热焊接，无需使用焊条，这种焊接方法快捷简便，适合于临时焊接和小构件的焊接，但焊缝的强度不高；永久焊要使用与待焊材料相同的焊条，焊枪在焊接区域上以来回移动，使焊条和焊槽软化并粘合在一起，待其完全固化后完成焊接。挤焊是指对填充塑料以焊条的形式给出。首先将焊条填入焊枪内，然后由焊枪内的电动机驱动加热将加热后的焊条挤出，最后将挤出的焊条填入焊槽内，待焊接区域冷却后完成焊接。

机器人焊接智能化技术的现状与最新发展

40 航空制造技术·2008 年第8期 机器人焊接智能化技术的现状 与最新发展 上海交通大学材料科学与工程学院 孔 萌 林 涛 陈善本 工业机器人技术是当今世界最引人瞩目的高新产业之一。焊接过程的自动化、机器人化以及智能化已经成为焊接行业的发展趋势[1-4]。焊接机器人具有高效率、质量稳定、工作可靠且通用性强等优点，受到制造业的重视。采用机器人焊接已经成为焊接自动化、现代化的主要标志。 经过几十年的发展，机器人技术经历了3个阶段。早期的焊接机器 人由于其焊接的路径和焊接过程的规范参数是根据实际作业条件预先设置的，在焊接过程中不能根据焊接情况的变化进行实时的在线调整，缺乏“柔性”。随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由早期的示教再现型向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元方向发展。 智能焊接机器人的关键技术 焊接机器人的智能化技术主要包括：焊接机器人对于焊接动态过程的信息传感技术，焊接机器人运动轨迹控制技术，焊接机器人遥控焊接技术，多机器人协调控制技术，焊接机器人在焊接动态过程与焊接质量的智能控制技术等几个方面[4]。为了实现焊接机器人智能化，文献[5]将现有的智能化技术集成整合，开发了基于局部自主智能焊接机器人系 统（LAIWR）。 焊接机器人智能化技术的 研究现状 1 焊接机器人传感技术 焊接机器人向智能化方向发展，增强其柔性和适应性，传感器是必不可少的。对于自主焊接来说，传感器感知外部环境的变化并通知机器人，机器人实时调整工作状态，以适应环境的变化[6]。弧焊用传感器大致可分为直接电弧式、接触式和非接触式3大类。按工作原理可分为机械、机电、电磁、电容、射流、超声、红外、光电、激光、视觉、电弧、声音等传感器。 随着最新的计算机视觉理论的发展，国内外许多研究人员对机器人视觉系统在焊接接头特征识别、焊接参数优化、焊炬位姿调整、焊接路径规划、焊缝跟踪、焊接过程熔透控制等方面的应用开展了卓有成效的研 焊接机器人具有高效率、质量稳定、工作可靠且通用性强等优点，受到制造业的重视。采用机器人焊接已经成为焊接自动化、 现代化的主要标志。 孔 萌 博士，吉林省长春市人，主要研究方向为焊接机器人与焊接自动化。 Present Situation and Recent Development of Intelligent Robot Welding Technology

焊接智能化与智能化焊接机器人技术研究

龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/772575196.html, 焊接智能化与智能化焊接机器人技术研究 作者：莫明朝 来源：《中国科技纵横》2017年第09期 摘要：随着我国科学技术的不断发展，机器人焊接智能化技术也逐渐提升，越来越多的 制造企业都提高了对焊接智能化技术的重视度，机器人已经不再是稀有产品，采用智能化机器人来代替人工焊接已经成为触手可及的梦想，本文就针对焊接智能化与智能化焊接机器人技术进行了分析和研究。 关键词：焊接智能化；焊接机器人技术；分析研究 中图分类号：TG409 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）09-0081-02 近几年，伴随各种智能化技术的普及，焊接生产过程也逐渐朝着智能化、自动化的方向发展，当前，采用焊接机器人技术进行焊接已经成为我国实现焊接智能化的重要标志，相对于传统的焊接技术来说，机器人焊接技术主要具有自动化程度高、焊接速度快、焊接质量佳等优势，但是从当前的现状看，我国的机器人焊接技术还存在成本高、焊接时间长等问题，只有解决这些问题，才能进一步拓展我国智能化机器人焊接技术的应用范围。 1 焊接智能化与智能化焊接机器人技术的研究现状 1.1 焊接路径规划技术 焊接机器人的焊接路径主要包括三种，即在线自主编程法、手工示教法和离线编程法。以下是具体分析： 1.1.1 在线自主编程法 在线自主编程法主要是通过视觉传感器来实现对焊缝的自动识别，同时绘制出焊缝在机器人基坐标下的三维图形，这样就能达到机器人焊接在线自主规划路径的目的，这种方式可以避免人工焊接中因观察失误而导致的问题，能有效提升焊接机器人的智能化水平，将成为当前以及今后一段时间我国焊接路径规划技术的发展方向，为了避免在线自主编程法在应用过程中出现误差，一些著名学者在现有的视觉传感技术之上进行了更进一步的研究，以缩小焊缝定位的误差，当前，利用在线自主编程法进行焊接路径的规划已经能够将误差控制在合理的范围之内，基本能符合一般电弧焊接技术的需求。 1.1.2 手工示教法 所谓手工示教法，指的就是通过操作工人手动操作示教盒，实现对焊接轨迹的在线控制的一种方法，这种焊接路径规划技术主要具有适应性强、灵活性高、操作便捷等优势，在焊接机

焊接机器人的应用

焊接机器人的应用 焊接机器人技术的发展 我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。而在国外，工业机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。鉴于当时的国内外形势，国家“七五”攻关计划将工业机器人的开发列入了计划，对工业机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要内容，这样就把机器人技术和用户紧密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。与此同时于1986年将发展机器人列入国家"863"高科技计划。在国家"863"计划实施五周年之际，邓小平同志提出了"发展高科技，实现产业化"的目标。在国内市场发展的推动下，以及对机器人技术研究的技术储备的基础上，863主题专家组及时对主攻方向进行了调整和延伸，将工业机器人及应用工程作为研究开发重点之一，提出了以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，以后又列入国家"八五"和"九五"中。经过十几年的持续努力，在国家的组织和支持下，我国焊接机器人的研究在基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并已进入使用化阶段，形成了点焊、弧焊机器人系列产品，能够实现小批量生产。 焊接机器人的应用状况 我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接。一汽是我国最早引进焊接机器人的企业，1984年起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊线。80年代末和90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自

焊接机器人的行业中广泛应用

焊接机器人的行业中广泛应用 焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人，它主要包括机器人和焊接设备两部分。其中，机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成；而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人，还应配有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。 1、点焊机器人的特点 由于采用了一体化焊钳，焊接变压器装在焊钳后面，所以点焊机器人的变压器必须尽量小型化。对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流，而对于容量较大的变压器，工业上已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600～700Hz交流，使变压器的体积减少、减轻。变压后可以直接用600～700Hz交流电焊接，也可以再进行二次整流，用直流电焊接，焊接参数由定时器调节。目前，新型定时器已经微机化，因此机器人控制柜可以直接控制定时器，无需另配接口。点焊机器人的焊钳，用电伺服点焊钳，焊钳的张开和闭合由伺服电机驱动，码盘反馈，使焊钳的张开度可以根据实际需要任意选定并预置，而且电极间的压紧力也可以无级调节。 电伺服点焊钳具有如下优点： （1）每个焊点的焊接周期可大幅度降低，因为焊钳的张开程度是由机器人精确控制的，机器人在点与点之间的移动过程，焊钳就可以开始闭合；而焊完一点后，焊钳一边张开，机器人就可以一边位移，不必等机器人到位后，焊钳才闭合或焊钳完全张开后机器人再移动。 （2）焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整，只要不发生碰撞或干涉，可尽可能减少张开度，以节省焊钳开度，节省焊钳开合所占的时间。 （3）焊钳闭合加压时，不仅压力大小可以调节，而且在闭合时两电极是轻轻闭合，可减少撞击变形和噪声。 2、弧焊机器人的特点 弧焊机器人多采用气体保护焊方法（MAG、MIG、TIG），通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等的焊接电源都可以装到机器人上作电弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制，而焊接电源多为模拟控制，所以需要在焊接电源与控制柜之间加一个接口。 近年来，国外机器人生产厂都有自己特定的配套焊接设备，在这些焊接设备内已经插入相应的接口板，所以弧焊机器人系统中并没有附加接口箱。应该指出的是，在弧焊

高频焊接技术简介

高频焊接技术简介 高频焊接起源于上世纪五十年代，它是利用高频电流所产生的集肤效应和相邻效应，将钢板和其它金属材料对接起来的新型焊接工艺。高频焊接技术的出现和成熟，直接推动了直缝焊管产业的巨大发展，它是直缝焊管（ERW）生产的关键工序。高频焊接质量的好坏，直接影响到焊管产品的整体强度，质量等级和生产速度。 作为焊管生产制造者，必须深刻了解高频焊接的基本原理；了解高频焊接设备的结构和工作原理；了解高频焊接质量控制的要点。 1 高频焊接的基本原理 所谓高频，是相对于50Hz的交流电流频率而言的，一般是指50KHz～400KHz的高频电流。高频电流通过金属导体时，会产生两种奇特的效应：集肤效应和邻近效应，高频焊接就是利用这两种效应来进行金属管的焊接。那么，这两个效应是怎么回事呢？ 集肤效应：是指以一定频率的交流电流通过同一个导体时，电流的密度不是均匀地分布于导体的所有截面的，它会主要向导体的表面集中，即电流在导体表面的密度大，在导体内部的密度小，所以我们形象地称之为：“集肤效应”。集肤效应通常用电流的穿透深度来度量，穿透深度值越小，集肤效应越显著。这穿透深度与导体的电阻率的平方根成正比，与频率和磁导率的平方根成反比。通俗地说，频率越高，电流就越集中在钢板的表面；频率越低，表面电流就越分散。必须注意：钢铁虽然是导体，但它的磁导率会随着温度升高而下降，就是说，当钢板温度升高的时候，磁导率会下降，集肤效应会减小。 邻近效应：是指高频电流在两个相邻的导体中反向流动时，电流会向两个导体相近的边缘集中流动，即使两个导体另外有一条较短的边，电流也并不沿着较短的路线流动，我们把这种效应称为：“邻近效应”。 邻近效应本质上是由于感抗的作用，感抗在高频电流中起主导的作用。邻近效应随着频率增高和相邻导体的间距变近而增高，如果在邻近导体周围再加上一个磁心，那么高频电流将更集中于工件的表层。 这两种效应是实现金属高频焊接的基础。高频焊接就是利用了集肤效应使高频电流的能量集中在工件的表面；而利用了邻近效应来控制高频电流流动路线的位置和范围。电流的速度是很快的，它可以在很短的时间内将相邻的钢板边部加热，熔融，并通过挤压实现对接。 2 高频焊接设备的结构和工作原理 了解了高频焊接原理，还得要有必要的技术手段来实现它。高频焊接设备就是用于实现高频焊接的电气—机械系统，高频焊接设备是由高频焊接机和焊管成型机组成的。其中高频焊接机一般由高频发生器和馈电装置二个部分组成，它的作用是产生高频电流并控制它；成型机由挤压辊架组成，它的作用是将被高频电流熔融的部分加以挤压，排除钢板表面的氧化层和杂质，使钢板完全熔合成一体。

工业机器人焊接技术大全.

焊接 焊接是指通过适当的物理化学过程使两个分离的固态物体产生原子（分子）间结合力而连接成一体的连接方法。 常用的焊接方法可分为三大类：熔化焊、压力焊、钎焊。熔化焊中又分为气焊、电弧焊、电渣焊、等离子弧焊等等。本文主要介绍电弧焊中的手工电弧焊、埋弧自动焊和氩弧焊。 在化工机械制造中，据统计，化工装置焊接的构件量，约占整个装置重量的75％左右。各种容器、塔器、换热器、反应器、钢结构等大多数采用焊接方法制造。由于化工、炼油、制药等生产工艺复杂，操作压力高，温度范围广，要求密封性好，腐蚀性强，所以对焊接要求特别严格。因此，提高焊接技术水平，规范焊接工艺，确保焊接质量，对保证长期、安全、高效率生产有着重要的意义。 第一节电弧焊 电弧焊是利用电弧的热量加热并熔化金属进行焊接的。 一、焊接电弧 焊接电弧是一种强烈的持久的气体放电现象。在这种气体放电过程中产生大量的热能和强烈的光辉。通常，气体是不导电的，但是在一定的电场和温度条件下，可以使气体离解而导电。焊接电弧就是在一定的电场作用下，将电弧空间的气体介质电离，使中性分子或原子离解为带正电荷的正离子和带负电荷的电子（或负离子），这两种带电质点分别向着电场的两极方向运动，使局部气体空间导电，而形成电弧。 焊接电弧的引燃一般采用两种方法：接触引弧和非接触引弧。手工电弧焊是采用接触引弧的。引弧时，焊条与工件瞬时接触造成短路。由于接触面的凹凸不平，只是在某些点上接触，因而使接触点上电流密度相当大；此外，由于金属表面有氧化皮等污物，电阻也相当大，所以接触处产生相当大的电阻热，使这里的金属迅速加热熔化，并开始蒸发。当焊条轻轻提起时，焊条端头与工件之间的空间内充满了金属蒸气和空气，其中某些原子可能已被电离。与此同时，焊条刚拉开一瞬间，由于接触处

焊接机器人主要技术指标

焊接机器人主要技术指标 选择和购买焊接机器人时，全面和确切地了解其性能指标十分重要。使用机器人时，掌握其主要技术指标更是正确使用的前提。各厂家在其机器人产品说明书上所列的技术指标往往比较简单，有些性能指标要根据实用的需要在谈判和考察中深入了解。 焊接机器人的主要技术指标可分为两大部分，机器人的通用指标和焊接机器人的专门指标。 (1) 机器人通用技术指标 1) 自由度数这是反映机器人灵活性的重要指标。一般来说，有3 个自由度数就可以达到机器人工作空间任何一点，但焊接不仅要达到空间某位置，而且要保证焊枪( 割具或焊钳) 的空间姿态。因此，对弧焊和切割机器人至少需要5 个自由度，点焊机器人需要6 个自由度。 2) 负载指机器人末端能承受的额定载荷，焊枪及其电缆、割具及气管、焊钳及电缆、冷却水管等都属负载。 因此，弧焊和切割机器人的负载能力为6?10kg，点焊机器人如使用一体式变压器和焊钳一体式焊钳，其负载能力应为60?90kg ，如用分离式焊钳，其负载能力应为40?50kg 。 3) 工作空间厂家所给出的工作空间是机器人未装任何末端操作器情况下的最大可达空间，用图形来表示。应特别注意的是，在装上焊枪( 或焊钳) 等后，又需要保证焊枪姿态。实际的可焊接空间，会比厂家给出的小一层，需要认真地用比例作图法或模型法核算一下，以判断是否满足实际需要。 4) 最大速度这在生产中是影响生产效率的重要指标。产品说明书给出的是在各轴联动情况下，机器人手腕末端所 能达到的最大线速度。由于焊接要求的速度较低，最大速度只影响焊枪( 或焊钳) 的到位、空行程和结束返回时间。 一般情况下，焊接机器人割机器人要视不同的切割方法而定。 5) 点到点重复精度这是机器人性能的最重要指标之一。对点焊机器人，从工艺要求出发，其精度应达到焊钳电极 直径的1／2 以下，即+ 1 ?2mm 。对弧焊机器人，则应小于焊丝直径的1／2 ，即0．2 ?0．4mm 。 6) 轨迹重复精度这项指标对弧焊机器人和切割机器人十分重要，但各机器人厂家都不给出这项指标，因为测量比 较复杂。但各机器人厂家内部都做这项测量，应坚持索要其精度数据，对弧焊和切割机器人，其轨迹重复精度应小于焊丝直径或割具切孔直径的1／2 ，一般需要达到+0．3 ?0.5mm 以下。 7) 用户内存容量指机器人控制器内主计算机存储器的容量大小。这反映了机器人能存储示教程序的长度，它关系 到能加工工件的复杂程度。即示教点的最大数量。一般用能存储机器人指令的系数和存储总字节(Byte) 数来表示，也 有用最多示教点数来表示。 8) 插补功能对弧焊、切割和点焊机器人，都应具有直线插补和圆弧插补功能。 9) 语言转换功能各厂机器人都有自己的专用语言，但其屏幕显示可由多种语言显示，例如ASEA 机器人可以选择英、德、法、意、西班牙、瑞士等国语言显示。这对方便本国工人操作十分有用。我国国产机器人可用中文显示。 10) 自诊断功能机器人应具有对主要元器件、主要功能模块进行自动检查、故障报警、故障部位显示等功能。这对保证机器人快速维修和进行保障非常重要。因此，自诊断功能是机器人的重要功能，也是评价机器人完善程度的主要指标之一。现在世界上名牌工业机器人都有30 ?50 个自诊断功能项，用指定代码和指示灯方式向使用者显示其诊断结果及报警。 11) 自保护及安全保障功能机器人有自保护及安全保障功能。主要有驱动系统过热自断电保护飞动作超限位自断电保护、弘超逮自断电保护等等，它起到防止机器人伤人活损伤周边设备，在机器人的工作部位装有各类触觉触或接近觉传感器，并能使机器人自动停止工作。 (2) 焊接机器人专用技术指标 1) 可以适用的焊接或切割方法这对弧焊机器人尤为重要。这实质上反映了机器人控制和驱动系统抗干扰的能力。现在一般弧焊机器人只采用熔化极气体保护焊方法，因为这些焊接方法不需采用高频引弧起焊，机器人控制和驱动系统没有特殊的抗干扰措施，能采用钨极氩弧焊的弧焊机器人是近几年的新产品，它有一套特殊的抗干扰措施。这一点在选用机器人时要加以注意。 2) 摆动功能这对弧焊机器人甚为重要，它关系到弧焊机器人的工艺性能。现在弧焊机器人的摆动功能差别很大， 有的机器人只有固定的几种摆动方式，有的机器人只能在x-y 平面内任意设定摆动方式和参数，最佳的选择是能在空 间(x-y ，z) 范围内任意设定摆动方式和参数。 3) 焊接户点示教功能这是一种在焊接示教时十分有用的功能，即在焊接示教时，先示教焊缝上某一点的位置，然后调整其焊枪或焊钳姿态，在调整姿态时，原示教点的位置完全不变。实际是机器人能自动补偿由于调整姿态所引起的户点位置的变化，确保户点坐标，以方便示教操作者。

焊接机器人智能化技术研究

焊接机器人智能化技术研究 发表时间：2018-10-15T09:55:07.960Z 来源：《知识-力量》2018年10月中作者：平苏丰 [导读] 机器人焊接已经成为自动化焊接的主要标志，实现机器人焊接过程智能化是机器人焊接技术发展的必然趋势。本文从焊接传感技术（山东省特种设备检验研究院有限公司） 摘要：机器人焊接已经成为自动化焊接的主要标志，实现机器人焊接过程智能化是机器人焊接技术发展的必然趋势。本文从焊接传感技术、焊缝跟踪技术、焊接路径规划技术与焊缝成形质量控制技术四个方面介绍机器人焊接智能化关键技术的研究现状及其面临的问题，也展望了焊接机器人智能化技术的发展趋势。 关键词：焊接；智能化；发展趋势 随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已成为必然趋势。从60年代诞生和发展到现在，焊接机器人的研究经历了三个阶段，即示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。随着计算机控制技术的不断进步，使焊接机器人由单一的单机示教再现型向多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展，实现由第二代向第三代的过渡将成为焊接机器人追求的目标。 一、焊接机器人技术发展过程 随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已成为必然趋势。从60年代诞生和发展到现在，焊接机器人的研究经历了三个阶段，即示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。随着计算机控制技术的不断进步，使焊接机器人由单一的单机示教再现型向多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展，实现由第二代向第三代的过渡将成为焊接机器人追求的目标。目前，国内外大量应用的弧焊机器人系统从整体上看基本都属于第一代或准二代的。由于焊接路径和焊接参数是根据实际作业条件预先设置的，焊接时缺少外部信息传感和实时调整控制的功能，这类弧焊机器人对焊接作业条件的稳定性要求严格，焊接时缺乏“柔性”，表现出明显的缺点。在实际弧焊过程中，焊接条件是经常变化的，如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和间隙的变化，焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均。为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响，提高机器人作业的智能化水平和工作的可靠性，要求弧焊机器人系统不仅能实现空间焊缝的自动实时跟踪，而且还能实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制。研究智能化机器人焊接技术，改进目前工业生产中示教再现型焊接机器人的适应或智能化功能，一方面是目前高技术产品复杂焊接工艺及其焊接质量、效率的迫切要求；另外，随着人类探索空间的扩展，在极端环境，如太空、深水以及核环境下的焊接制造也对发展自主智能型焊接机器人提出了强烈的技术需求。 二、焊接机器人技术发展现状 1.焊接传感技术 焊接过程的传感是机器人焊接智能控制行为的前提条件，如同人工智能行为的感知功能，机器人通过传感器实时获取焊接过程的各种状态信息来实现机器人焊接的智能控制行为。研究学者对焊接过程的传感技术的研究开展了许多的工作，开发了许多种类的传感器，用于对焊接过程进行感知，进而智能控制焊接过程。已有的研究表明，单一的传感器在反映焊接状态的全面性与准确性存在不足，采用多传感信息融合技术能获取更多的焊接过程状态信息，能更全面和真实的表达焊接过程。焊接过程中的各类传感器基于传感原理对焊接传感器进行分类，主要包括:视觉传感、电弧传感、声学传感、光谱传感、温度传感等。视觉传感方法可以识别焊接接头类型，获取焊缝位置、焊接过程熔滴过渡、熔池动态特征等信息，并且不与焊接回路接触，不干扰正常焊接过程，是最有发展前景的传感方法之一。 2.多传感信息融合技术 多传感信息融合技术是在焊接过程中采用多个传感器，从多角度、多方面对焊接过程进行传感，然后使用信息融合技术对多传感信息进行融合处理，获取更加准确、全面的焊接过程状态的融合信息。该方法对错误信息的容错能力较强、更加真实全面的描述焊接过程状态，因此能够更加准确控制焊接质量，是未来传感技术发展的趋势。目前针对焊接过程的多传感信息融合技术的研究才刚刚起步，已展现出一定的优势。 3.焊缝跟踪技术 焊接过程的跟踪与纠偏是智能化焊接必须面对与解决的问题之一。实际焊接过程中，受到加工精度、装配精度与热变形等因素的影响，使焊枪偏离焊接轨迹，从而导致焊接质量下降甚至工件报废。所以智能化焊接要求在焊接时，利用传感器检测出焊缝偏差信息，并根据偏差信息实时反馈调整焊接路径与焊接参数。根据焊缝跟踪中所用到的传感器种类的不同可以分为视觉、电弧、超声波、接触式感应跟踪等，其中视觉跟踪和电弧跟踪是焊缝跟踪技术研究的重点。 4.离线编程法 离线编程法也称为虚拟示教法，是利用交互式三维图形软件对机器人、工件及其环境进行建模，并在模拟环境中进行虚拟示教，进而将示教结果转化实际焊接路径的方法。该方法能够提高机器人的使用效率和焊接自动化水平，降低成本。但通过离线编程获取的焊接路径在实际焊接时仍需要进行校准与修正才能使用。目前，国内对于焊接路径规划的离线编程还处于研究试验阶段，而国外一些工业机器人厂家已经开发离线编程软件用于实际生产。 5.电弧跟踪法 电弧跟踪法是利用电弧传感器测量焊接过程中电信号的变化来检测出焊缝偏差信息，从而实现焊接过程纠偏的方法。该方法不受焊接飞溅、弧光、烟尘等干扰，焊枪可达性好，信号检测的实时性较强，成本较低，在焊缝跟踪中取得较广泛的应用。电弧跟踪方法主要用于几何特征比较明显的焊缝跟踪，其工作原理是在V型坡口对接焊试验中，控制电弧周期性摆动，当焊枪位置出现偏差时，电信号在周期内呈非对称分布，根据检测到的电信号变化情况，获取焊枪位置偏差信息，并反馈给控制系统实现焊接过程纠偏。 三、焊接机器人技术发展趋势 智能化技术是保证焊接机器人获取更高焊接质量与生产效率的关键技术，是解决焊接机器人在船舶、航空航天、机械制造等领域进一步深入应用的关键。从上述的研究现状可以看出焊接机器人智能化技术取得了较大的进展，但仍然还有许多问题需要解决。焊接机器人各方面智能化关键技术中:(1)焊接传感技术将由单一传感方法向多传感信息融合方法发展，以确保焊接状态信息的准确性与完整性;(2)研制出

焊接机器人离线编程应用技术

焊接机器人离线编程应用技术 一、引述 随着国内外机械装备制造事业飞速发展，对各种机械设备的生产周期、产品质量、制 造成本，提出了更高的要求。为了适应这种形势，设法提高及保证焊接接头质量的稳定性，机器人的柔性优势正是解决这一问题的的良好方案。 二、机器人系统简介 通用工业机器人，按其功能划分，一般由 3 个相互关连的部分组成：机械手总成、 控制器、示教系统（即示教盒）。机械手总成是机器人的执行机构，它由驱动器、传动机构、机器人臂、关节、末端操作器、以及内部传感器等组成，它的任务是精确地保证末端 操作器所要求的位置，姿态和实现其运动；控制器是机器人的神经中枢，它由计算机硬件、软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学、动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断、自保护功能软件等，它处理机器人工作过 程中的全部信息和控制其全部动作；示教系统是机器人与人的交互接口，在示教过程中它 将控制机器人的全部动作，并将其全部信息送入控制器的存储器中，它实质上是一个专用 的智能终端。 三、机器人编程的类型与应用方法 目前的机器人编程可以分为示教编程与离线编程两种方式。示教编程是指操作人员利 用示教盒控制机器人运动，使焊枪到达完成焊接作业所需位姿，并记录下各个示教点的位 姿数据，随后机器人便可以在“再现”状态完成这条焊缝的焊接。离线编程是利用三维图 形学的成果，在计算机的专业软件中建立起机器人及其工作环境的模型，通过软件功能对 图形的控制和操作，在不使用实际机器人的情况下进行编程，进而自动计算出符合机器人 语言的文本程序，再通过计算机的仿真模拟运行后将最终的数据程序传至机器人控制系统 直接使用。示教编程与离线各有特点。在示教过程中，编程效果受操作人员水平及状态的 影响较大，示教时，为了保证轨迹的精度，通常在一段较短（如100mm）的样条曲线焊缝 上需要示教数十个数据点，以保证焊接机器人运行平滑及收弧点位置的一致。每段在线示 教编程都需要花很长的时间。因要尽量保证示教点在焊缝轨迹上，并且要让焊枪姿态的连 续变化，对操作人员的水平要求很高。另外，示教的精度完全靠示教者的经验目测决定， 对于复杂路径难以保证示教点的精确结果。而离线编程是将机器人所有编程的工作内容在

焊接机器人离线编程应用技术

焊接机器人离线编程应 用技术 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

焊接机器人离线编程应用技术 一、引述 随着国内外机械装备制造事业飞速发展，对各种机械设备的生产周期、产品质量、制造成本，提出了更高的要求。为了适应这种形势，设法提高及保证焊接接头质量的稳定性，机器人的柔性优势正是解决这一问题的的良好方案。 二、机器人系统简介 通用工业机器人，按其功能划分，一般由 3 个相互关连的部分组成：机械手总成、控制器、示教系统（即示教盒）。机械手总成是机器人的执行机构，它由驱动器、传动机构、机器人臂、关节、末端操作器、以及内部传感器等组成，它的任务是精确地保证末端操作器所要求的位置，姿态和实现其运动；控制器是机器人的神经中枢，它由计算机硬件、软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学、动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断、自保护功能软件等，它处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作；示教系统是机器人与人的交互接口，在示教过程中它将控制机器人的全部动作，并将其全部信息送入控制器的存储器中，它实质上是一个专用的智能终端。 三、机器人编程的类型与应用方法 目前的机器人编程可以分为示教编程与离线编程两种方式。示教编程是指操作人员利用示教盒控制机器人运动，使焊枪到达完成焊接作业所需位姿，并记录下各个示教点的位姿数据，随后机器人便可以在“再现”状态完成这条焊缝的焊接。离线编程是利用三维图形学的成果，在计算机的专业软件中建立起机器人及其工作环境的模型，通过软件功能对图形的控制和操作，在不使用实际机器人的情况下进行编程，进而自动计算出符合机器人语言的文本程序，再通过计算机的仿真模拟运行后将最终的数据程序传至机器人控制系统直接使用。示教编程与离线各有特点。在示教过程中，编程效果受操作人员水平及状态的影响较大，示教时，为了保证轨迹的精度，通常在一段较短（如100mm）的样条曲线焊缝上需要示教数十个数据点，以保证焊接机器人运行平滑及收弧点位置的一致。每段在线示教编程都需要花很长的时间。因要尽量保证示教点在焊缝轨迹上，并且要让焊枪姿态的连续变化，对操作人员的水平要求很高。另外，示教的精度完全靠示教者的经验目测决定，对于复杂路径难以保证示教点的精确结果。而离线编程是将机器人所有编程的工作内容在

钢质管道焊接技术与焊工考试简介

钢质管道焊接技术与焊工考试简介 一、焊接的概念 定义：通过加热、加热熔化加压的方法，或加热加压两者并用的方法，得到永久牢固的联接。 二、焊接分类 1、熔化焊： a、电弧焊：手工电弧焊（SMAW）、埋弧焊（SAW）； b、气焊（OFW）； c、气体保护焊：二氧化碳、钨极氩弧焊（GTAW）； d、等离子焊； e、电渣焊； f、激光焊； 2、压力焊：电阻焊、摩擦焊、爆炸焊等； 3、钎焊：铜焊、锡焊； 4、胶接：化学方法。 埋弧焊特点：线能量小，焊剂包住电弧。 三、焊接结构的优缺点 优点：结构轻，节省材料，接头密封性好，生产效率高，易于自动化； 缺点：产生残余应力，容易变形，对工艺要求高，产生热辐射、光辐射，产生有害气体（低氢型焊条）。 四、焊接材料：焊条、焊丝、焊剂、保护气体 SMAW：焊条； 埋弧焊：焊丝、焊剂； 气体保护焊：焊丝，保护气体； GTAW：钨极氩弧焊。 1、焊条类型 按冶金特点：酸性焊条、碱性焊条； 按药皮主要成份：钛钙型、低氢型、纤维素型、铁钙型。 2、酸性焊条、碱性焊条的特点： （1）酸性焊条： 优点：J422（20＃钢），电弧柔和，飞溅小，铁水（熔池）流动性好，电弧拉长一点也不会产生什么问题；对工件处理要求低（油锈水），产生气孔的概率低，交直流两用。 缺点：焊缝中含有较小H、O，脱氢、脱氧不完全，塑性、韧性比较差，用在不受冲击载荷、疲劳、剪切的场合。 （2）碱性焊条：J507（16MnR） 优点：塑性、韧性好，抗裂性好，药皮有脱氧、渗合金； 缺点：操作难度大（短弧操作、10mm以内），焊条与熔池间距越短越好，易产生气孔，对工件上的油锈水敏感，对焊条的烘烤、保管要求高，焊条吸湿性强，脱渣困难，易夹渣。烘烤温度350度至400度，降至150度恒温保存。 一般用于直流反接。 五、电源的特性 对直流焊机而言：正接、反接。 正接法：工件接正极，用于酸性焊条。 反接法：工件接负极，用于碱性焊条。 六、电弧的稳定性：直流好于交流。药皮的影响：油、锈水影响电弧的稳定。 电弧磁偏吹：钢管带磁，应消磁。消磁方法：绕线圈、搭桥法、加热法。 七、焊条的型号、牌号：