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焊接機器人生產中的質量控制

　　焊接機器人的先進技術為我們提供了很好的生產工具，但這并不意味著我們一定可以實現高質量的焊接生產。焊接機器人應用技術是一個系統工程，通過近10年的工作經驗總結，我覺得以下幾個方面的工作不容忽視：

　　建立并培養一個具有機器人技術素養的隊伍

　　焊接機器人工程是機電一體化技術的濃縮，其中包含了機器人技術、自動化控制技術、焊接技術等。期望一個企業培養的技術人才是不現實的，但是焊接機器人的應用狀況又確實與這些人的技術素養相關。人機對話是“指令”和“傳感”的交流，它的發展依賴于傳感技術的發展。所以，我認為機器人用戶可以建立一個服務于機器人應用的隊伍，在這個隊伍中，可以分為機器人設備及應用技術管理、焊接工藝和機器人作業程序調試及現場生產操作等幾類人員，各司其職，各負其責。

　　（1）機器人設備及應用技術管理人員主要負責機器人系統設備的維護及管理、機器人應用技術的開發和利用，以挖掘機器人的工作能力為目的。

　　（2）焊接工藝和機器人作業程序調試人員主要負責機器人作業程序的管理工作，焊接機器人應用的目的是為焊接生產服務，焊接工藝員對焊接品質的把握是機器人焊接質量的關鍵所在，他的職責是讓機器人成為他得心應手的工具，把他的焊接思路完整地傳達給機器人。焊接機器人技術已經發展迅速并逐漸得到普及，特別是近年來，激烈的市場競爭使那些用于中、大批量生產的焊接自動化專機已不能適應小規模、多品種的生產模式，逐漸被具有柔性的焊接機器人代替。

　　（3）現場生產操作人員的主要工作雖然是裝卸工件，但僅有這些是不夠的，還必須要有自己的判斷能力，并且能夠將焊接機器人工作過程中的表現準確及時地反饋給機器人設備及應用技術管理人員，包括焊接工藝和機器人作業程序調試人員，這樣有利于設備一旦出現故障時立即做出準確判斷，制訂故障解決方案，為恢復生產搶得時間。由于復雜的形狀和嚴格的質量要求，轉向架是另一種采用弧焊很難焊接的工件。

焊接機器人工作站上使用主要為了實現三類功能

目前， 這類激光傳感器在焊接機器人工作站上使用主要為了實現三類功能：

（ 1 ） 初始焊位引導， 也稱為焊縫搜索或接頭搜索。由于裝配誤差， 可能引起焊縫位置的變化。此時如果仍然按照原示教結果進行焊接， 可能會出現焊偏現象。今天小編給大家整理推薦幾本焊接機器人編程、應用、實操、選型方面的圖書。焊縫搜索是利用一次或多次搜索定位焊縫， 在焊接前平移機器人的編程路徑， 確保焊縫地熔敷在接頭上的過程。用于焊接機器人的焊縫搜索定位系統， 包括點式及條紋式的激光傳感器，適用于不同項目需求。

（ 2 ） 焊接過程中對焊縫實時跟蹤。焊縫跟蹤也稱為接頭跟蹤， 是指在焊接位置前方進行實時跟蹤。這不僅可以校正機器人或專機的軌跡， 而且可以實現自適應控制， 例如通過調整電壓、 送絲速度或行走速度來改變焊縫成形。機器人所采用材料開始轉向鋁、不銹鋼、高強鋼，所使用的板材也越來越薄。利用激光焊縫跟蹤傳感器在焊槍之前實時地檢測焊縫三維空間位置和曲面曲率， 并將此信息發送給機器人控制器， 引導焊槍移動。

（ 3 ） 焊后質量檢測。利用激光傳感器的三維信息獲取能力， 可以對焊后的焊縫成形質量和缺陷進行檢驗， 發現成形不良、 咬邊等缺陷。

值得注意的是， 目前一些機器人廠商， 如 OTC ，MOTOMAN 等， 已經開始著手研制用于所產機器人的激光焊縫跟蹤傳感器。將來焊縫跟蹤激光傳感器將與焊接機器人協同工作得更好。先進的激光焊縫跟蹤傳感器不僅能夠感知被測點的三維位置， 還能夠擬合出工件的曲率， 從而不僅調節焊槍位置， 還可以幫助調節焊槍姿態， 如圖 4 所示。這樣在激光焊縫跟蹤傳感器的幫助下， 有可能完全省去示教步驟， 從而大大提高工作效率。由于鋼結構結構形式的多樣性，加之其安裝過程多在戶外，自動化焊接程度較低，多數采用手工進行焊接。目前， 焊縫跟蹤傳感器還是非常活躍的領域之一， 多條紋激光光源、 錐形激光光源等都有研究和應用。所適用的焊接過程也從原來的單道焊接擴展到多層多道焊的焊縫跟蹤， 對于高反光的鋁合金材料焊接， 也能夠實現有效跟蹤。

焊接機器人的焊槍編程

要想焊接機器人得到好的焊接效果，除了硬件設施，像是配套機器人焊槍 ，清槍裝置等設備外，好的編程也是必不可少的，好的編程需要注意以下這么步驟。

1. 選擇合理的焊接順序。以減小焊接變形、焊走路徑長度來制定焊接順序。2. 焊槍空間過渡要求移動軌跡較短、平滑、安全。3. 優化焊接參數。為了獲得的焊接參數，制作工作試件進行焊接實驗和工藝評定。4. 合理的變位機位置、焊槍姿態、焊槍相對接頭的位置。工件在變位機上固定之后，若焊縫不是理想的位置與角度，就要求編程時不斷調整變位機，使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達到水平位置，同時要不斷調整機器人各軸的位置，合理的確定焊槍相對接頭的位置、角度與焊絲伸出長度。隨著列車高速化和輕量化，各部件的服役環境惡化，對車體和轉向架的焊接技術提出了更高的要求。工件的位置確定之后，焊槍相對接頭的位置通過編程者的雙眼觀察，難度較大。這就要求編程者善于總結積累經驗。5. 及時插入清槍程序。編寫一定長度的焊接程序后，應及時插入清槍程序。可以防止焊接飛濺堵塞焊接火口和導電嘴，保證焊槍的清潔，提高火口的使用壽命。6. 編制程序一般不能一步到位，要在機器人焊接過程中不斷檢驗和修改，調整焊接參數及焊槍姿態等，才會形成一個好程序。

焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業機器人，它主要包括機器人和焊接設備兩部分。其中，機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成；而焊接裝備，以弧焊及點焊為例，則由焊接電源（包括其控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機器人，還應配有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。采用裝有視覺系統的機器人已用于焊接這些工件，其中所用的機器人帶有焊接參數自適應控制的功能。