智能化機(jī)器人焊接過程控制中的瓶頸問題

為了解決智能化機(jī)器人焊接過程控制中的瓶頸問題，國內(nèi)如上海交通大學(xué)智能化機(jī)器人焊接技術(shù)實(shí)驗(yàn)室等單位近年來開展了電弧焊動(dòng)態(tài)過程的視覺信息獲取、知識(shí)建模、智能控制方法，以及機(jī)器人焊接系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能化途徑的研究工作，提出了“智能化焊接制造技術(shù)”及“智能化焊接制造工程”的概念，以期推動(dòng)智能化科學(xué)技術(shù)在現(xiàn)代焊接制造業(yè)中的系統(tǒng)性研究與運(yùn)用。伺服驅(qū)動(dòng)采用伺服電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，完成焊鉗的張開與閉合，張開度可根據(jù)實(shí)際焊接需要任意選定并預(yù)置，電極間的壓緊力也可以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)節(jié)。

全位置焊需要自動(dòng)焊接設(shè)備具備哪些特點(diǎn)？

自動(dòng)焊接設(shè)備主要是由控制系統(tǒng)、行走環(huán)行導(dǎo)軌、焊接機(jī)頭、焊接小車、焊槍擺動(dòng)器等部分組成，可以有效地實(shí)現(xiàn)管道的全位置仰焊、橫焊、立焊及平焊的焊接。3伺服系統(tǒng)的分類及組成伺服系統(tǒng)按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可分為開環(huán)伺服系統(tǒng)、閉環(huán)伺服系統(tǒng)、半閉環(huán)系統(tǒng)、復(fù)合控制系統(tǒng)。自動(dòng)焊接設(shè)備能夠有效地實(shí)現(xiàn)焊接過程全自動(dòng)化，與手弧焊相比，焊接效率是其34倍，可以獲得多達(dá)36種焊槍擺動(dòng)波形，有效控制全位置狀態(tài)下的焊接熔池，通過柔性焊接制造技術(shù)和先進(jìn)計(jì)算機(jī)控制技術(shù)來自動(dòng)化焊接復(fù)雜空間曲面焊縫。

(1)焊接電源

自動(dòng)焊接設(shè)備的焊接電源是弧焊電源，自動(dòng)焊接設(shè)備的焊接機(jī)頭與弧焊電源屬于主從關(guān)系，在焊接機(jī)頭或者控制盒上都集中了大量的按鍵、旋鈕，這些按鍵、旋鈕能夠有效控制焊接工藝參數(shù)。

(2)焊接作業(yè)方式

自動(dòng)焊接設(shè)備的焊接作業(yè)方式較為單一，這是由于自動(dòng)焊接設(shè)備的安裝位置較為固定，一般來說主要是完成對(duì)管道的自動(dòng)焊接。

(3)控制系統(tǒng)

自動(dòng)焊接設(shè)備的控制系統(tǒng)主要包括控制箱和微型計(jì)算機(jī)?？刂葡溆珊笜屛恢每刂颇０濉⒐β黍?qū)動(dòng)電路、輸入輸出接口電路等組成；而微型計(jì)算機(jī)由輸入輸出接口、輸入設(shè)備、顯示器、鍵盤、主機(jī)等組成。

(4)焊槍位置

控制焊槍位置的控制由機(jī)械電弧擺動(dòng)模板、弧壓控制模板、送絲控制模板、焊槍位置信號(hào)等來實(shí)現(xiàn)。操作人員在使用全位置自動(dòng)焊接的過程中，焊槍位置應(yīng)該按照焊接機(jī)頭的位置進(jìn)行適當(dāng)?shù)卣{(diào)整。

弧焊機(jī)器人采用的氣體保護(hù)焊方法

弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法(MAG、MIG、TIG)，通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。這樣，根據(jù)機(jī)械和電氣的聯(lián)鎖關(guān)系和程序的控制邏輯，機(jī)器人每執(zhí)行一個(gè)動(dòng)作都是從頭到尾地執(zhí)行相應(yīng)的一段程序代碼。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口。近年來，國外機(jī)器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備，這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)播人相應(yīng)的接口板、所以在圖1a中的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中并沒有附加接口箱。應(yīng)該指出，在弧焊機(jī)器人工作周期中電弧時(shí)間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時(shí)，一般應(yīng)按持續(xù)率100%來確定電源的容量。