王克鴻，黃勇，孫勇，吳統(tǒng)立

(1. 南京理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210094； 2. 武漢軍代局駐5103廠代表，河南 南陽 473000)

數(shù)字化焊接技術(shù)研究現(xiàn)狀與趨勢(shì)

王克鴻1，黃勇1，孫勇2，吳統(tǒng)立1

(1. 南京理工大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 南京 210094； 2. 武漢軍代局駐5103廠代表，河南 南陽 473000)

針對(duì)焊接技術(shù)的數(shù)字化，結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、數(shù)字信號(hào)處理、傳感感知、工業(yè)機(jī)器人、數(shù)據(jù)庫(kù)以及CAD/CAPP等技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用特點(diǎn)，歸納分析了數(shù)字化電源、接縫跟蹤、熔池視覺等焊接裝備數(shù)字化技術(shù)；焊接工藝自動(dòng)設(shè)計(jì)、機(jī)器人焊接工藝智能規(guī)劃等焊接工藝數(shù)字化技術(shù)；焊接模擬仿真技術(shù)；焊接物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)、焊接工藝傳感、焊接質(zhì)量智能評(píng)價(jià)、焊接生產(chǎn)管理等車間級(jí)數(shù)字化技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展，給出了數(shù)字化焊接技術(shù)具有功能強(qiáng)大、高效穩(wěn)定、柔性快速、適應(yīng)性強(qiáng)、海量數(shù)據(jù)、擴(kuò)展性好等顯著特點(diǎn)，探討了數(shù)字化焊接技術(shù)的主要發(fā)展方向，認(rèn)為智能化焊接單元和數(shù)字化焊接車間相關(guān)技術(shù)將促進(jìn)焊接技術(shù)的快速發(fā)展。

焊接裝備數(shù)字化；焊接工藝數(shù)字化；焊接模擬仿真技術(shù)；車間級(jí)數(shù)字化

0 引言

隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用，“數(shù)字化”概念越來越清晰地呈現(xiàn)在人們面前。所謂數(shù)字化技術(shù)，一般是指以計(jì)算機(jī)及互聯(lián)網(wǎng)為技術(shù)手段，以信息的離散化表述、傳感、傳遞、處理、存儲(chǔ)、執(zhí)行和集成等信息科學(xué)理論及方法為基礎(chǔ)的集成技術(shù)。數(shù)字化作為信息化技術(shù)的核心，是兩化融合的關(guān)鍵，是發(fā)展最為迅速的信息化技術(shù)，數(shù)字化焊接技術(shù)是數(shù)字化技術(shù)與焊接工藝技術(shù)相結(jié)合而產(chǎn)生的一類數(shù)字化應(yīng)用技術(shù)，主要包括焊接裝備數(shù)字化、焊接工藝數(shù)字化、焊接模擬仿真數(shù)字化、車間級(jí)焊接數(shù)字化技術(shù)等幾個(gè)方面。數(shù)字化焊接技術(shù)應(yīng)具有如下特征，“焊接裝備單元智能化、工藝設(shè)計(jì)專家化、焊接過程控制數(shù)字化、生產(chǎn)過程可視化、技術(shù)管理網(wǎng)絡(luò)化、接頭質(zhì)量透明化”等，主要應(yīng)用于現(xiàn)代制造業(yè)的焊接車間，可顯著提升產(chǎn)品焊接品質(zhì)、穩(wěn)定性、可靠性和生產(chǎn)效率，減少焊接材料、能量的消耗以及焊接工時(shí)，降低生產(chǎn)成本，提升整體效能，數(shù)字化焊接技術(shù)是多項(xiàng)技術(shù)的集成，其相互關(guān)系如圖1。

圖1 數(shù)字化焊接生產(chǎn)線集成關(guān)系圖

1 焊接裝備單元級(jí)數(shù)字化技術(shù)

1.1 數(shù)字化焊接設(shè)備

數(shù)字化焊機(jī)是指在逆變焊機(jī)的基礎(chǔ)上，以數(shù)字控制技術(shù)為基礎(chǔ)，采用數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)作為核心，即用0/1編碼的數(shù)字信號(hào)代替模擬信號(hào)。從而獲得具有精密化、網(wǎng)絡(luò)化、高效化、綠色化和人性化的新型焊機(jī)[1]。數(shù)字化焊機(jī)使電源、送絲機(jī)、機(jī)器人、冷卻裝置、焊槍、工裝之間以及人機(jī)交互變得方便快捷，全數(shù)字化焊機(jī)包含焊機(jī)電源數(shù)字化、送絲機(jī)數(shù)字化和焊機(jī)面板數(shù)字化，不僅焊接電源自身采用了數(shù)字化控制系統(tǒng)，電源與工藝過程交互控制也采用數(shù)字控制方式，其主要特點(diǎn)之一是焊機(jī)內(nèi)置“焊接專家系統(tǒng)及數(shù)據(jù)庫(kù)”，使用者可實(shí)現(xiàn)一元化操作，可快速準(zhǔn)確獲得最優(yōu)的焊接工藝規(guī)范參數(shù)，保證了焊接工藝品質(zhì)[2]，體現(xiàn)了數(shù)字化焊機(jī)核心能力；全數(shù)字化焊機(jī)還具有遠(yuǎn)程故障診斷、遠(yuǎn)程修復(fù)、遠(yuǎn)程控制軟件升級(jí)、焊接參數(shù)在線記錄等拓展功能。數(shù)字化焊接電源以其更高的控制精度、良好的接口兼容性在數(shù)字化焊接技術(shù)中正發(fā)揮越來越重要的作用。

1.2 焊縫跟蹤技術(shù)

焊縫跟蹤技術(shù)作為智能化單元技術(shù)，是數(shù)字化焊接的重要組成部分，目前主要的接縫跟蹤可分為電弧自傳感跟蹤(圖2)和激光-CCD跟蹤(圖3)，傳統(tǒng)的機(jī)械、其中激光-CCD跟蹤[3-7]以其靈活、方便、適應(yīng)面寬、跟蹤效果好等優(yōu)勢(shì)，表現(xiàn)最為活躍。

圖2 基于擺動(dòng)掃描電弧傳感器的焊縫跟蹤系統(tǒng)

圖3 激光-CCD接縫跟蹤傳感器

電弧自傳感跟蹤主要適用于熔化極氣保焊，焊槍擺動(dòng)引起弧長(zhǎng)有規(guī)律的波動(dòng)，進(jìn)而引起焊接電流急劇變化，同步感知電流的變化量，可獲得焊槍和坡口橫向與高低方向的偏差，實(shí)現(xiàn)在線調(diào)整，該方法不需要在焊槍上附加外部裝置，電弧自傳感，完全消除了盲區(qū)和滯后誤差，實(shí)時(shí)性強(qiáng)、成本低等顯著優(yōu)勢(shì)，但也存在必須擺焊、適應(yīng)面窄等不足。激光-CCD傳感器的機(jī)理是三角測(cè)量原理，當(dāng)激光條紋投射到坡口表面，形成截面幾何條紋，可得到坡口幾何與位置信息。Gonzalez-Galva等人[8]進(jìn)行了激光-CCD焊縫軌跡跟蹤、精度0.15 mm；加拿大的 Servo-robot公司、英國(guó)NI和Meta 等公司，針對(duì)不同應(yīng)用場(chǎng)合已研制出多種接縫跟蹤商業(yè)化產(chǎn)品，產(chǎn)品精度達(dá)到0.1-0.2 mm，最大焊速可達(dá)100 cm/min，還擴(kuò)展到焊前定位、裝配品質(zhì)檢測(cè)，熔池感知的自適應(yīng)控制、焊縫形貌和焊接缺陷檢測(cè)等方面。同時(shí)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者Nele[9]、Xu Y L[10]等開展了被動(dòng)視覺CCD跟蹤的研究，利用弧光本身照亮接縫，避免了激光-CCD的超前檢測(cè)誤差，但信噪比較低，上述研究獲得了清晰的圖像，跟蹤試驗(yàn)效果較好。未來焊縫跟蹤將朝著高速化，微型化，多功能化，網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展，以滿足100-300 cm/min高速弧焊、400-600 cm/min快速激光焊和智能化焊接的需求。

1.3 熔池視覺技術(shù)

眾所周知，經(jīng)驗(yàn)豐富的焊工可通過觀察熔池形貌變化，調(diào)整手中焊槍姿態(tài)及進(jìn)給來獲得優(yōu)質(zhì)焊縫。表明熔池視覺形貌承載著與焊接質(zhì)量相關(guān)的很多信息。Dr Luo Hong等人[11]為克服強(qiáng)弧光和飛濺對(duì)熔池傳感的影響，采用脈沖激光器快速照射熔池，利用經(jīng)窄濾光的 CCD 采集到清晰的熔池圖像，實(shí)現(xiàn)了焊縫成形的控制。閆志鴻等人[12]針對(duì)PMIG焊熔池，進(jìn)行了 CCD 視覺檢測(cè)采集，提取了熔池二維幾何信息(圖4)。Baskoro，A.S等人[13]傳感采集了鋁合金TIG焊熔池，通過熔池亮度差檢測(cè)熔池邊緣，獲得了穩(wěn)定的熔池邊緣，用橢圓逼近法獲取了熔池寬、長(zhǎng)和面積，效果良好。國(guó)內(nèi)外還開展了陰影恢復(fù)形狀法、雙目立體視覺法、結(jié)構(gòu)光三維視覺法等重建熔池的三維圖像；上海交通大學(xué)的王繼鋒[14]采用陰影恢復(fù)技術(shù)得出了熔池的三維形貌，并采用線性化近似求解簡(jiǎn)化了計(jì)算過程，提高了處理速度；美國(guó)Chris Mnich等人[15]使用雙目立體視覺法(圖5)對(duì)GMAW的管道焊接熔池進(jìn)行恢復(fù)，可以看到恢復(fù)的熔池表面凹凸感明顯，細(xì)節(jié)豐富，與熔池實(shí)際形狀吻合度高。美國(guó)肯塔基大學(xué)張?jiān)Ｃ鹘淌赱16]提出了結(jié)構(gòu)光三維視覺法來檢測(cè)熔池信息，采用337 nm波長(zhǎng)、瞬時(shí)功率達(dá)50 kW的脈沖激光照射熔池，攝像機(jī)同步拍攝，獲取了清晰的熔池表面反射圖像，采用圖像處理提取出結(jié)構(gòu)光激光條紋的柵格輪廓，計(jì)算出熔池表面的高度三維信息，張?jiān)Ｃ鱗17-19]在線性條紋結(jié)構(gòu)激光的基礎(chǔ)上，利用點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)激光檢測(cè)熔池表面三維形貌信息，精度更高。

圖4 熔池圖像邊緣提取技術(shù)

圖5 雙面立體視覺法重建熔池三維形狀

2 焊接工藝數(shù)字化技術(shù)

2.1 焊接工藝自動(dòng)化設(shè)計(jì)系統(tǒng)

長(zhǎng)期以來歐美國(guó)家相繼開展了焊接數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的研究，包括母材、焊接方法、焊接材料、坡口形狀、工藝條件、厚度范圍等條件的數(shù)據(jù)庫(kù)等。部分西方國(guó)家完成的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)見表1[20]。

表1 部分西方國(guó)家完成的數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

續(xù)表1

Weldmanger焊接數(shù)據(jù)庫(kù)焊接研究所美國(guó)Weldplan焊接生產(chǎn)計(jì)劃焊接研究所丹麥Filler2焊材數(shù)據(jù)庫(kù)Davignon工業(yè)公司英國(guó)Weldspec焊接工藝數(shù)據(jù)庫(kù)焊接研究所英國(guó)

國(guó)內(nèi)的研究始于20世紀(jì) 90 年代，集中在焊接工藝評(píng)定數(shù)據(jù)庫(kù)、工藝自動(dòng)設(shè)計(jì)、材料定額等幾個(gè)方面。表2給出了部分主要的焊接數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)。

表2 國(guó)內(nèi)部分焊接數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)

哈工大和哈爾濱鍋爐廠研發(fā)了鍋爐及壓力容器焊接數(shù)據(jù)庫(kù)[21]，包括鋼材和焊接材料的力學(xué)性能與化學(xué)成分、焊接性試驗(yàn)結(jié)果及焊接CCT圖等。魏艷紅[22]參照“JB4708-2005”等標(biāo)準(zhǔn)，運(yùn)用面向?qū)ο蟮脑O(shè)計(jì)方法，借助 UML 圖形，開發(fā)了基于Client/Server/ Database 三層結(jié)構(gòu)的焊接工藝評(píng)定管理系統(tǒng)。南京理工大學(xué)王克鴻[23]針對(duì)重型車輛開發(fā)了焊接工藝計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與品質(zhì)評(píng)價(jià)系統(tǒng)，具有焊接接頭信息輸入，焊接工藝自動(dòng)設(shè)計(jì)與批處理輸出等功能，實(shí)現(xiàn)了推理過程的多參數(shù)、多規(guī)則約束的自動(dòng)工藝求解，基于JB-4708-2008的面向鍋爐壓力容器的WCAPP系統(tǒng)[24]，在容器行業(yè)獲得應(yīng)用。目前，焊接數(shù)據(jù)庫(kù)和工藝自動(dòng)設(shè)計(jì)的研究已逐步成熟，隨著網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，開發(fā)基于Intranet的Client/Server模式和基于 Internet 的 Browser/Server 模式的數(shù)據(jù)庫(kù)已成為主流。

2.2 機(jī)器人焊接智能規(guī)劃技術(shù)

焊接機(jī)器人離線編程技術(shù)逐步從基于圖形的屏幕示教向智能編程方向發(fā)展，離線編程的核心是焊接任務(wù)、焊接路徑、焊槍姿態(tài)和焊接參數(shù)的規(guī)劃問題(圖6)。路徑規(guī)劃可通過CAD 建模和視覺系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)行無碰撞校正；焊槍姿態(tài)規(guī)劃可依據(jù)焊接位置和工件條件，自動(dòng)設(shè)計(jì)最佳的焊槍位姿，以獲得最好的焊縫質(zhì)量；焊接工藝規(guī)劃主要依據(jù)焊接CAPP系統(tǒng)進(jìn)行，重點(diǎn)是CAD、CAPP和離線編程系統(tǒng)的集成。法國(guó)Institut De Soudure等單位聯(lián)合開發(fā)機(jī)器人焊接的離線編程軟件ACT WELD，通過自動(dòng)編程、形成機(jī)器人程序，系統(tǒng)還支持典型的焊件參數(shù)化裝配，可集成焊縫跟蹤和自適應(yīng)傳感器同時(shí)使用。南京理工大學(xué)王克鴻[25]二次開發(fā)了MotoMan機(jī)器人的離線編程與仿真系統(tǒng)，研究了焊縫幾何信息的提取、軌跡路徑和姿態(tài)的規(guī)劃、焊接工藝參數(shù)設(shè)計(jì)等，獲得了良好的效果。彭湃等人[26]針對(duì)機(jī)器人焊接參數(shù)規(guī)劃問題，采用前饋式神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)——單參數(shù)動(dòng)態(tài)搜索算法(SPD)設(shè)計(jì)了機(jī)器人焊接參數(shù)規(guī)劃器，收斂效果優(yōu)于BP算法。何廣忠[27]開展了焊接工件特征建模、參數(shù)規(guī)劃、綜合特征識(shí)別等技術(shù)研究，依托 SolidWorks 開發(fā)了焊件特征建模器。

圖6 機(jī)器人焊接智能規(guī)劃結(jié)構(gòu)圖

3 焊接模擬仿真技術(shù)

焊接數(shù)值模擬技術(shù)通過一組描述焊接基本物理過程的偏微分方程及其定解條件來模擬焊接過程，采用數(shù)值方法求解以獲得對(duì)焊接過程的定量認(rèn)識(shí)[28]。通過數(shù)值模擬與仿真和人工智能技術(shù)相結(jié)合來確定工藝參數(shù)，優(yōu)化工藝方案，預(yù)測(cè)加工過程中可能產(chǎn)生的缺陷及采取的防止措施，控制和保護(hù)加工工件的品質(zhì)，還可以解決一些目前尚無法在實(shí)驗(yàn)室里進(jìn)行直接研究的復(fù)雜問題。目前，數(shù)值模擬技術(shù)已經(jīng)滲透到各個(gè)方面，如焊接熱傳導(dǎo)模型、TIG/MAG焊接熔池形態(tài)及傳熱特性、焊接結(jié)構(gòu)件應(yīng)力和變形預(yù)測(cè)、接頭氫擴(kuò)散的數(shù)值模擬、焊接接頭組織和性能模擬及預(yù)測(cè)等(圖7，圖8)，特別焊接熱傳導(dǎo)模擬已經(jīng)從普通熔焊過程逐步擴(kuò)展到高能束焊接方法，逐步由單一的溫度場(chǎng)計(jì)算發(fā)展到流場(chǎng)和熱場(chǎng)耦合計(jì)算；焊接結(jié)構(gòu)件的應(yīng)力和變形可計(jì)算的構(gòu)件也越來越復(fù)雜，可逐步實(shí)現(xiàn)焊接工序優(yōu)化。焊接接頭組織和力學(xué)性能模擬和預(yù)測(cè)也有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，特別是在組織模擬方面，一些新技術(shù)如蒙特卡羅、元胞自動(dòng)機(jī)和相場(chǎng)法的逐步引入，使組織模擬研究非?；钴S[29]。

圖7 GMAW-P焊溫度場(chǎng)分布模擬

圖8 激光焊溫度場(chǎng)分布模擬

4 車間級(jí)焊接數(shù)字化技術(shù)

4.1 焊接物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與工藝參數(shù)在線傳感系統(tǒng)

車間級(jí)焊接數(shù)字化是指裝焊車間焊接裝備智能化、控制過程數(shù)字化、生產(chǎn)過程可視化、生產(chǎn)管理網(wǎng)絡(luò)化、接頭質(zhì)量透明化等。唐山松下[30]針對(duì)焊機(jī)群組化管理，結(jié)合有線和無線WiFi網(wǎng)絡(luò)建立了數(shù)字化焊機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，通過感知焊接信息、實(shí)現(xiàn)對(duì)焊機(jī)的數(shù)據(jù)、品質(zhì)、維護(hù)、生產(chǎn)和成本等五方面的管理，可對(duì)電流、電壓、時(shí)間、氣體及焊絲的消耗量等進(jìn)行管理。時(shí)代科技[31]通過CAN總線或485總線實(shí)現(xiàn)焊接設(shè)備與上位機(jī)之間的交互通信，建立了數(shù)字化焊接設(shè)備的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)集中控制管理系統(tǒng)。山東奧太[32]以數(shù)字化焊機(jī)為最小單元,組成的自動(dòng)焊接系統(tǒng)，通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)設(shè)備信息互通和網(wǎng)絡(luò)化群控管理。上海交通大學(xué)[33]針對(duì)船舶焊接監(jiān)測(cè)開發(fā)了基于無線ZigBee技術(shù)的焊接電源群組化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了船舶焊接無線通信技術(shù)群組化監(jiān)測(cè)焊接電源。天津大學(xué)胡繩蓀教授[34]將嵌入式系統(tǒng)接入以太網(wǎng)，嵌入式Web服務(wù)器可以在Internet或局域網(wǎng)內(nèi)通過IE瀏覽器被訪問，從而實(shí)現(xiàn)焊接監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制、診斷、測(cè)試和配置等。南京理工大學(xué)王克鴻[35-36]開發(fā)了實(shí)時(shí)傳感采集焊接過程參數(shù)，分析計(jì)算波形特征參數(shù)，在線與WCAPP系統(tǒng)推理工藝參數(shù)進(jìn)行比對(duì)，判斷焊接過程穩(wěn)定性和工藝合理性，并通過局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程在線監(jiān)視，圖9是結(jié)構(gòu)模型，圖10是終端系統(tǒng)主界面， 圖11是焊接過程信息互聯(lián)和遠(yuǎn)程傳輸客戶端界面。

圖9 焊接工藝信息采集與質(zhì)量評(píng)價(jià)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)模型

圖10 終端機(jī)本地傳感采集軟件系統(tǒng)主界面

圖11 是焊接過程信息互聯(lián)和遠(yuǎn)程傳輸客戶端

4.2 焊接過程與焊縫質(zhì)量數(shù)字評(píng)價(jià)技術(shù)

焊接過程是一種十分復(fù)雜的理化變化過程，其穩(wěn)定性與品質(zhì)信息蘊(yùn)含在電壓、電流、電弧光信號(hào)等信息之中。通過傳感采集電流、電壓、熔池圖像等信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)分析，提取特征參數(shù)，可在線和離線判斷焊接過程的穩(wěn)定性、缺陷產(chǎn)生和品質(zhì)。Rehfeldt[37]利用漢諾威質(zhì)量分析儀統(tǒng)計(jì)GMAW焊短路過渡周期分布、燃弧時(shí)間分布等參數(shù)，分析焊接過程穩(wěn)定性。Quinn等人[38]在研究焊接電流、弧壓及其派生出來的7種參數(shù)與焊接缺陷關(guān)系的基礎(chǔ)上，提出基于參數(shù)基值和閾值原理的缺陷識(shí)別方法。Polte T 等人[39]設(shè)計(jì)一個(gè)模糊邏輯系統(tǒng)，采用電壓概率分布和短路時(shí)間累計(jì)分布兩個(gè)統(tǒng)計(jì)指標(biāo)，探索GMAW 焊質(zhì)量評(píng)價(jià)。李迪、宋永倫等人[40]提取CO2焊電弧信號(hào)特征，采用自組織特征映射(SOM)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對(duì)焊接缺陷進(jìn)行分類，實(shí)現(xiàn)在線識(shí)別焊縫缺陷。武傳松[41]通過自組織特征映射(Kohonen)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型依據(jù)不同焊接工藝條件下焊接電壓的概率密度分布曲線(PDD)以及短路過渡時(shí)間的頻數(shù)分布曲線(CFD)對(duì)焊接過程的干擾信號(hào)進(jìn)行自動(dòng)識(shí)別。王克鴻[42-45]針對(duì)GMAW典型熔池圖像灰度分布及幾何信息，提出利用近似熵、不變矩等特征參數(shù)研究GMAW焊接過程缺陷與熔池圖像信息之間關(guān)系的新思路。Hirai A等[46]在機(jī)器人焊接系統(tǒng)中通過CCD攝像機(jī)采集熔池圖像，并計(jì)算熔池參數(shù)和熔池穿透深度建立熔池參數(shù)和熔池穿透深度的模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型與控制，實(shí)現(xiàn)熔池滲透深度的智能化控制。Pal S等[47]通過對(duì)脈沖焊接過程中的電壓和電流信號(hào)以及測(cè)得的焊接接頭強(qiáng)度建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實(shí)現(xiàn)焊接接頭強(qiáng)度的預(yù)測(cè)。Elena Koleva等[48]依據(jù)焊接電流、電極的一整圈的時(shí)間等參數(shù)和接頭品質(zhì)之間的關(guān)系建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，根據(jù)需要的接頭品質(zhì)控制焊接電流等參數(shù)，實(shí)現(xiàn)焊接過程優(yōu)化。

5 結(jié)語

目前數(shù)字化焊接技術(shù)是焊接裝備單元、焊接工藝、焊接過程、質(zhì)量控制、生產(chǎn)管理、質(zhì)量評(píng)價(jià)數(shù)字化技術(shù)的組合，是網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)字建模技術(shù)、智能控制技術(shù)、機(jī)器人技術(shù)、CAD/CAPP技術(shù)等的集成應(yīng)用；裝備單元智能化、模擬仿真實(shí)用化、焊接工藝自動(dòng)化、焊接車間網(wǎng)絡(luò)化、過程與工藝信息感知數(shù)字化、焊接生產(chǎn)管理無紙化、焊接質(zhì)量檢測(cè)評(píng)價(jià)準(zhǔn)確化是今后發(fā)展的重點(diǎn)和熱點(diǎn)方向，智能化焊接單元和數(shù)字化焊接車間的集成式研發(fā)與應(yīng)用將進(jìn)一步促進(jìn)現(xiàn)代焊接技術(shù)的發(fā)展，將大幅提升焊接制造智能化水平和制造業(yè)基礎(chǔ)工藝能力。

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Research Status and Development of Digital Welding Technology

WANG Kehong1，HUANG Yong1, SUN Yong2, WU Tongli1

(1. School of Material Science and Engineering, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094,China；2. Representive from Wuhan Military Administration in 5103 Factory,Nanyang 473000,China)

As for the digital welding technology, this paper introduces the features of Internet, digital signal processing, sensing, industrial robot, database and CAD/CAPP which are applied to the welding field and summarizes the present research status and development of the welding equipment with the digital welding technology, including digital power, seam tracking, welding pool visual technology, automatic design for welding procedure, intelligent design of robot welding procedure, the welding simulation technology and the workshop level digital technology, including welding network, intelligent evaluation of welding quality, welding production management and so on. Its features, such as powerful function, high efficiency, stability, flexibility, strong adaptability, large amount of data and good expansibility are introduced. Its main development direction is discussed. The technology of intelligent welding unit and digital welding workshop is used to promote the development of the weld technology rapidly.

digital welding equipment； digital welding procedure； welding simulation technology； workshop level digitalizer

王克鴻(1963-)男，安徽蕪湖人，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事新材料異種材料結(jié)合機(jī)理和新方法、加工過程智能化數(shù)字化、機(jī)器人柔性集成智能化等方面的研究，先后獲國(guó)家技術(shù)發(fā)明、國(guó)防技術(shù)發(fā)明、國(guó)防科技、江蘇省科技進(jìn)步等科技獎(jiǎng)勵(lì)15項(xiàng)，擁有發(fā)明專利58項(xiàng)，發(fā)表文章100余篇。任三束國(guó)家國(guó)防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室學(xué)術(shù)委員會(huì)成員，《焊接學(xué)報(bào)》編委，《表面工程》理事，兵器材料學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、焊接學(xué)會(huì)理事長(zhǎng)、南京市焊接學(xué)會(huì)主任委員、江蘇省焊接學(xué)會(huì)副主任委員等職。

TG44

A

1671-5276(2015)05-0001-06

2015-08-20