陳德順

摘要：焊接作為重型機(jī)械制造工藝中關(guān)鍵的連接技術(shù)，將焊接裝備和機(jī)器人設(shè)備等聯(lián)合使用，促進(jìn)了焊接機(jī)器人智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展，更好地服務(wù)我國(guó)企業(yè)生產(chǎn)。通過(guò)對(duì)焊接機(jī)器人在重型機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)介紹，闡述了焊接機(jī)器人因產(chǎn)品需求不同而研發(fā)出不同的焊接機(jī)器人工作站，推動(dòng)了焊接機(jī)器人智能化、自動(dòng)化的發(fā)展，提高了企業(yè)生產(chǎn)效率，減輕了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了焊接作業(yè)環(huán)境。闡明了焊接機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域未來(lái)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：重型機(jī)械;機(jī)器人焊接;發(fā)展趨勢(shì)

引言

重型機(jī)械行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)，是一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要體現(xiàn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著特殊位置。重型機(jī)械行業(yè)的發(fā)展成為我國(guó)礦山開(kāi)采、能源開(kāi)發(fā)、原材料生產(chǎn)等基礎(chǔ)工業(yè)發(fā)展的重要保障。隨著中國(guó)制造的快速發(fā)展，智能化裝備等技術(shù)在重型機(jī)械行業(yè)將會(huì)得到廣泛應(yīng)用，促進(jìn)企業(yè)的產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)，使企業(yè)更能適應(yīng)現(xiàn)代化發(fā)展腳步，向工業(yè)4.0目標(biāo)邁進(jìn)。

作為重型機(jī)械行業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)之一，焊接一直都起著舉足輕重的作用，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量可靠性、安全性。我國(guó)重型機(jī)械企業(yè)的發(fā)展模式一直是勞動(dòng)密集型，呈現(xiàn)出人力成本低、工作環(huán)境差，以及對(duì)人的技術(shù)依賴(lài)性較大等特點(diǎn)。然而，隨著社會(huì)的進(jìn)步和新型技術(shù)的發(fā)展，企業(yè)發(fā)展的模式逐漸由勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型轉(zhuǎn)變，更加強(qiáng)調(diào)了以人為本的發(fā)展方向。

1結(jié)構(gòu)件焊縫檢測(cè)方法

焊接缺陷多種多樣，而對(duì)焊接接頭進(jìn)行必要的檢驗(yàn)是保證焊接質(zhì)量的重要措施。通常焊接質(zhì)量的檢驗(yàn)包括外觀檢查、無(wú)損探傷和機(jī)械性能試驗(yàn)3個(gè)方面。焊接質(zhì)量管理人員可以從這3個(gè)方面來(lái)檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)件的焊接質(zhì)量。

（1）外觀檢查。外觀檢查一般以肉眼觀察為主，有時(shí)用5～20倍放大鏡進(jìn)行觀察。通過(guò)外觀檢查，可以發(fā)現(xiàn)焊縫表面缺陷，如咬邊、焊瘤、表面裂紋、氣孔、夾渣及焊穿等。外觀檢查需要由經(jīng)驗(yàn)豐富的施焊人員或者檢驗(yàn)人員來(lái)完成。

（2）無(wú)損探傷。有別于外觀檢查，隱藏在焊縫內(nèi)部的夾渣、裂紋、氣孔、未熔合及未焊透等缺陷的檢驗(yàn)，無(wú)法通過(guò)目測(cè)來(lái)獲知，可使用X光檢驗(yàn)（RT）、超聲波無(wú)損探傷

2重型機(jī)械智能焊接機(jī)器人發(fā)展趨勢(shì)

2.1重型機(jī)械機(jī)器人焊接技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

目前，國(guó)內(nèi)的機(jī)器人在各個(gè)行業(yè)應(yīng)用上，尤其是重型機(jī)械行業(yè)，還無(wú)法與國(guó)外“四大家族”機(jī)器人相抗衡，要達(dá)到大面積推廣應(yīng)用還需要一段很長(zhǎng)的路要走。隨著科學(xué)技術(shù)向前發(fā)展，我國(guó)機(jī)器人將會(huì)在相關(guān)的傳感和控制技術(shù)以及關(guān)鍵的零部件等方面逐步得到提高，在一定程度上，其性能和功能上可以達(dá)到先進(jìn)水平。重型機(jī)械行業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品都是由許多結(jié)構(gòu)件拼裝焊接而成的，在整個(gè)產(chǎn)品中起著承載作用，對(duì)這些結(jié)構(gòu)件的結(jié)構(gòu)性能要求高。由于這些結(jié)構(gòu)件焊接量多，因此采用機(jī)器人焊接，具有很重要的現(xiàn)實(shí)意義。然而，對(duì)于新產(chǎn)品的生產(chǎn)，由于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間會(huì)很長(zhǎng)，因此如何減少企業(yè)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)品的示教過(guò)程，縮短產(chǎn)品現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，降低生產(chǎn)節(jié)拍，提高產(chǎn)品的制造效率，增加企業(yè)效益，是很多企業(yè)亟需解決的問(wèn)題。

（1）離線仿真技術(shù)的發(fā)展“四大家族”品牌機(jī)器人都具有離線仿真軟件，此軟件可以在虛擬工作平臺(tái)編寫(xiě)機(jī)器人程序和邏輯指令，不需要在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行示教編程，減少了現(xiàn)場(chǎng)示教時(shí)間，提高了生產(chǎn)效率?？梢源钶d一個(gè)與實(shí)際工作站模擬平臺(tái)，編寫(xiě)程序，將生成的生產(chǎn)運(yùn)行程序，通過(guò)外部移動(dòng)設(shè)備將此程序?qū)氍F(xiàn)場(chǎng)機(jī)器人的控制器，進(jìn)行生產(chǎn)運(yùn)行。各大機(jī)器人廠商的仿真軟件各有特點(diǎn)。ABB機(jī)器人仿真軟件為Robotstudio，在此軟件上編寫(xiě)產(chǎn)品的焊接程序，可以編寫(xiě)擺動(dòng)、電弧跟蹤和激光跟蹤，也可以編寫(xiě)循環(huán)指令for和選擇語(yǔ)句ifelse。

（2）基于視覺(jué)的實(shí)時(shí)在線無(wú)需編程技術(shù)目前，國(guó)內(nèi)的幾大機(jī)器人廠商，如埃夫特、錢(qián)江等，控制系統(tǒng)都具備開(kāi)源特點(diǎn)，均可面向國(guó)內(nèi)外集成商進(jìn)行開(kāi)發(fā)。集成商可以根據(jù)客戶(hù)需求來(lái)進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，讓機(jī)器人能夠適應(yīng)新的環(huán)境。集成商將多種傳感器與機(jī)器人進(jìn)行組合，形成新的智能機(jī)器人技術(shù)，更加智能化。

智能視覺(jué)焊接機(jī)器人工作站，主要由視覺(jué)傳感器、線激光、點(diǎn)激光、機(jī)器人、焊機(jī)、外部軌道和上位機(jī)開(kāi)發(fā)軟件等設(shè)備組成。。

2.2重型機(jī)械智能焊接發(fā)展趨勢(shì)

重型機(jī)械行業(yè)的焊接由于先前依賴(lài)人工焊接，焊接質(zhì)量全部依賴(lài)于焊工的實(shí)操技術(shù)水平高低和焊工自身素質(zhì)，對(duì)于焊接質(zhì)量的好壞很難把控，因此焊接質(zhì)量的控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而出。焊接質(zhì)量的控制技術(shù)，利用視覺(jué)傳感方法監(jiān)控、檢測(cè)焊縫熔池的變化以及焊縫背面的成形，并根據(jù)成形的變化來(lái)實(shí)時(shí)調(diào)整機(jī)器人位置，從而獲得更好的焊縫成形。

焊接質(zhì)量控制技術(shù)主要包括：焊接熔池的變化和焊接過(guò)程的建模與控制器設(shè)計(jì)。焊接熔池的變化監(jiān)控是焊縫成形質(zhì)量把控的一個(gè)重要步驟?；谝曈X(jué)傳感器的在線實(shí)時(shí)監(jiān)控，能夠直接反應(yīng)焊接過(guò)程中的焊接成形行為，因此此方法在焊接過(guò)程控制中經(jīng)常使用。另外，把握焊接參數(shù)與焊縫成形之間的規(guī)律，建立一個(gè)焊接成形的模型，這也是控制器的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。由于技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集合與粗糙集合等智能建模方法的提出與應(yīng)用，使得焊接成形的質(zhì)量控制技術(shù)得到了發(fā)展。隨著對(duì)焊接過(guò)程的深入了解，建立的焊接過(guò)程模型更加準(zhǔn)確，焊接成形質(zhì)量控制技術(shù)將會(huì)得到進(jìn)一步發(fā)展。

3結(jié)束語(yǔ)

隨著中國(guó)制造不斷向更高水平發(fā)展，新時(shí)期信息技術(shù)革命引領(lǐng)的智能化、數(shù)字化應(yīng)用在重型機(jī)械行業(yè)，將會(huì)推動(dòng)焊接機(jī)器人與智能化、自動(dòng)化控制系統(tǒng)結(jié)合在一起，研發(fā)出新型的智能焊接技術(shù)。智能焊接技術(shù)的廣泛使用，能夠在一定程度上取代機(jī)械行業(yè)部分的勞動(dòng)力，在提高生產(chǎn)效率的同時(shí)，也能夠生產(chǎn)出更好的產(chǎn)品，增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，這將大力推動(dòng)我國(guó)重型機(jī)械行業(yè)技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，向智能化方向發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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