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機器視覺在自動化焊接中的應用

隨著機器人自動焊接技術的快速發展,機器視覺技術的需求越來越強,一方面導致了機器視覺技術的應用領域擴大化,另一方面對該技術的要求也更加嚴格和健全,這有力的推動了該技術的發展。

焊接的特點是工藝因素復雜、勞動強度大、生產周期長、勞動環境差，其品質依賴操作者的技能、技術和經驗，也和操作者情緒及身體狀況相關，因此，焊接自動化技術對于提高接頭品質，保證穩定性具有很重要的意義。焊接機器人技術實現了焊接自動化、柔性化，但焊接機器人無法自主獲取工件定位信息、焊縫空間位置信息、焊縫熔透信息等，也不能自主適應工件與接頭組對，焊接熱變形等引起的軌跡、坡口尺寸變化，不能進行在線調整，即不具有智能。現實生產中軌跡和接頭坡口幾何尺寸的變化較為常見，無智能的再現式焊接會出現焊偏、焊穿、未焊透等較為嚴重的成型缺陷，所以急需基于視覺的智能化焊接技術。

目前，視覺傳感技術在焊接機器人上的應用，極大地提高了焊接的質量和效率。機器視覺在自動化焊接中的應用主要有以下幾個方面：

一是基于視覺的焊縫識別和焊前引導及焊縫跟蹤技術，這是實現自動化焊接的前提；

二是焊接過程中焊縫熔池狀態實時監測，通過對熔池圖像的提取可以分析焊縫的熔透與熔深狀態；

三是焊后焊縫缺陷監測及控制。

生產車間為什么要焊接自動化

大多數生產車間購買焊接自動化的原因有：

1、通過直接節省勞動力來降低成本。即使直接人工可能只占產品成本的一小部分，但自動化直接勞動密集型過程是降低產品成本的簡單方法之一。

2、提高零件質量。當今的消費者要求高質量的產品和具有競爭力的價格，這受到與劣質產品相關的返工成本，報廢和責任索賠的影響。正確設計和應用的焊接自動化實際上消除了可能導致零件故障的焊接變化（給定簡單零件）。

3、提供熟練的焊工。今天很少有年輕人成為焊工。對于那些是這樣的人來說，一家工作車間經常（不情愿地）充當著訓練營，為數百萬美元的公司提供更多有利可圖的工作。離開小型車間的操作可能會引起重大動蕩。

人工焊工執行無數焊接相關任務，并不斷進行調整。如果零件具有任何變化（例如關節位置或幾何形狀），則具有運動軸和計算機化功能的自動化系統將很難執行這些任務。這就需要一些輔助工具，可幫助改善自動化焊接結果。比如焊縫跟蹤傳感技術，可用于允許機器人焊接系統找到并跟蹤關節。

自動焊接生產線任意三維空間直線、三維空間弧線及三維空間曲線進行軌跡運動。模擬工作軌跡及工作時的特殊姿態，手動操作示教器進行示教編程，自動保存各項參數。

采用路徑規劃自動編程技術進行三維空間連續軌跡插補運算，自動生成加工文件，實現機器人自動化多功能工作焊接、上料、下料、裝配等。

具備多用途夾具、工裝功能，任意軌跡設置擺動工作。主驅動采用伺服控制系統，采用進口直線導軌，保證運動速度及工作精度。

示教編程器操作功能強大簡便，具備起點校正、參考點設置、陣列設置、文件連接、修改加工參數、刪除文件、修改文件名以及完善的系統測試功能。

豐富的輸入、輸出控制使機器工作更加自動化，可等待其它設備輸入的信號，也可輸出控制其它自動化設備。

提供了簡潔方便且功能強大的示教編程功能，可示教的圖形有單點、空間直線、直線中點、空間圓弧、而且可以對指令進行陣列以產生一系列有規律的指令，避免重復輸入；還可以插入豐富的特殊控制點，如工藝點、輸出IO 口、輸入I/O等待等，滿足不同的工藝及生產線需要。