焊接機器人現狀
目前應用中的焊接機器人仍然是“示教再現型”，其焊接(jie)路徑(jing)和(he)工藝參數是預先設置的(de)，對(dui)作業條件的(de)一致性要求非(fei)常(chang)嚴格，并且在焊接(jie)過程中缺少(shao)對(dui)外(wai)部信息傳感反饋和(he)實時(shi)調(diao)節的(de)功能(neng)。
為了克服焊接過程中各種不確定性因素對精密焊接質量的影響，迫切需要采用信息反饋、智能控制等技術提高現行焊接機器人的適應性及智能化水平。
技(ji)術關鍵1：焊縫(feng)初(chu)始位置識別(bie)與導引(yin)
利(li)用(yong)視覺 CCD 傳感獲取初(chu)始(shi)焊(han)位(wei)(wei)信息并自(zi)主導引焊(han)槍(qiang)準確(que)移動到(dao)初(chu)始(shi)焊(han)接(jie)位(wei)(wei)置(zhi)，是(shi)局部自(zi)主智能焊(han)接(jie)機器人的關鍵技術(shu)之(zhi)一。首先利(li)用(yong) CCD宏(hong)觀識(shi)別整體焊(han)縫(feng)；其次(ci)分離出實際焊(han)縫(feng)視覺信息，通過數據擬合(he)出焊(han)縫(feng)曲線方程，計(ji)算初(chu)始(shi)焊(han)位(wei)(wei)的初(chu)值；以(yi)初(chu)值坐標為(wei)基準，建立搜索窗口，精確(que)計(ji)算初(chu)始(shi)焊(han)接(jie)位(wei)(wei)置(zhi)坐標值（x、y）。
技術關鍵2：基于(yu)被動視覺的焊縫(feng)跟蹤
局部環境焊(han)縫(feng)(feng)路徑(jing)自(zi)主規劃是(shi)在(zai)自(zi)然(ran)光(guang)(guang)或輔助光(guang)(guang)源條(tiao)件(jian)下進行計算，考慮到焊(han)接(jie)過(guo)(guo)程(cheng)熱變形、工藝等(deng)因素的影響，還需(xu)進一步在(zai)焊(han)接(jie)過(guo)(guo)程(cheng)中實(shi)時(shi)(shi)糾偏(pian)先前規劃的焊(han)縫(feng)(feng)路徑(jing)。利用復(fu)(fu)合濾(lv)光(guang)(guang)系統實(shi)時(shi)(shi)獲取(qu) MAG 電弧(hu)(hu)及焊(han)縫(feng)(feng)前端(duan)的圖(tu)(tu)像信(xin)息(xi)如圖(tu)(tu)所示，通(tong)過(guo)(guo)圖(tu)(tu)像處理算法獲得(de)焊(han)縫(feng)(feng)和(he)(he)電弧(hu)(hu)輪廓信(xin)息(xi)，并據此計算偏(pian)差(cha)量，修改機器(qi)人(ren)的運動(dong)路徑(jing)，從而實(shi)現(xian)焊(han)縫(feng)(feng)跟(gen)蹤。結合機器(qi)人(ren)氬弧(hu)(hu)焊(han)自(zi)動(dong)焊(han)接(jie)需(xu)求，下圖(tu)(tu)為一套基(ji)于(yu)被(bei)動(dong)視覺和(he)(he)弧(hu)(hu)壓復(fu)(fu)合傳感(gan)系統。通(tong)過(guo)(guo)被(bei)動(dong)視覺傳感(gan)部分(fen)完成左(zuo)右(you)方向的跟(gen)蹤、電弧(hu)(hu)弧(hu)(hu)壓實(shi)現(xian)高度方向偏(pian)差(cha)信(xin)息(xi)的實(shi)時(shi)(shi)調整。
技(ji)術關(guan)鍵3：擺(bai)動(dong)電弧焊縫跟蹤(zong)
電弧(hu)(hu)(hu)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)作為(wei)一(yi)種實時傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)件與其他類型(xing)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)相比，具(ju)有(you)結構簡單(dan)、成本低和響應快等特點，也是目(mu)前弧(hu)(hu)(hu)焊機(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)的一(yi)個(ge)重要發(fa)展方向(xiang)。基(ji)于擺動電弧(hu)(hu)(hu)傳(chuan)(chuan)(chuan)感的弧(hu)(hu)(hu)焊機(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)跟蹤系統(tong)示意(yi)如圖所(suo)示，其核心功能模塊(kuai)主要包括：弧(hu)(hu)(hu)焊機(ji)器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)人(ren)(ren)、傳(chuan)(chuan)(chuan)感器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)及信(xin)號采集(ji)、DSP 控制器(qi)(qi)(qi)(qi)(qi)、通(tong)訊和仿真調試。
技術關鍵4：焊接動(dong)態過程建模和控制(zhi)
智能化焊接機器人系統實現對焊接質量的有效控制需要對焊接動態過程的規律或模型進行描述。由于電弧焊接動態過程是涉及大量不確定因素的復雜過程，獲取精確的數學模型極為困難。考慮從焊接過程傳感器測量的直接和間接實驗數據，運用粗糙集知識獲取算法，建立焊接過程的知識模型，并作為機器人焊接過(guo)程(cheng)(cheng)智能控制器設計的重要依據。以知(zhi)識模(mo)型 M 為核心構成(cheng)(cheng)的焊接(jie)過(guo)程(cheng)(cheng)粗糙(cao)集(ji)知(zhi)識處理系(xi)統結構如圖所示，包括：系(xi)統的知(zhi)識模(mo)型 M、數據擴展方(fang)法(fa)、離散化方(fang)法(fa)、模(mo)型輸出形式的轉換方(fang)法(fa)、知(zhi)識推(tui)理方(fang)法(fa)等部(bu)分，主要用于根據系(xi)統輸入預測(ce)系(xi)統輸出。焊接(jie)過(guo)程(cheng)(cheng)是一個瞬時動(dong)態(tai)(tai)非(fei)平衡過(guo)程(cheng)(cheng)，焊縫成(cheng)(cheng)形質(zhi)量受焊接(jie)過(guo)程(cheng)(cheng)各種因(yin)素影響，使(shi)得(de)焊接(jie)動(dong)態(tai)(tai)過(guo)程(cheng)(cheng)控制變得(de)極為復雜。
智能化焊接制造的優勢包括提高焊接質量和一致性、提高生產效率、降低人力成本、減少資源浪費等。它在汽車制造、航空航天、電子制造、能源領域等眾多行業都有廣泛應用的潛力。因此，智能化焊接制造已經成為現實并且迫(po)切需要的技術(shu)發(fa)展方向，它將不(bu)斷推動制造業的進步和發(fa)展，為各行各業提(ti)供更加高效可(ke)靠(kao)的焊接解決方案。
