孫 靜

（天津城市建設管理職業(yè)技術學院，天津 300134）

焊接技術的歷史非常的悠久，最早有記載可查的焊接技術是在公元前3000的埃及。隨著時代的飛速發(fā)展、科技的不斷進步，如今的焊接技術領域相對發(fā)展的成熟，通過結合計算機技術，用人工智能的焊接機器人代替了傳統(tǒng)的人工作業(yè)，在動態(tài)視力、分辨能力、精準能力等優(yōu)點，使焊接領域開啟了歷史的新篇章。當下，通過計算機網絡技術，使用計算機系統(tǒng)設計和控制人工智能機器人進行焊接工作，并且在實際工作中不斷得到運用。通過計算機系統(tǒng)控制焊接工作的方式主要有：焊接順序控制系統(tǒng)、相關調節(jié)速度裝置等。將先進的計算機控制技術和先進焊接設備、優(yōu)良的焊接相關材料相互融合，是提高產品的質量、品質和效率的必經之路。國外目前很多的國家已經將整個焊接過程實現(xiàn)了閉環(huán)自動控制，將微處理裝置和焊接機相連，實現(xiàn)了焊接自動化的應用。很多的企業(yè)已經開始將純智能化的焊接機器人的工作車間，取代了傳統(tǒng)人力焊接作業(yè)，從送料、焊接、移動等步驟，全部通過計算機系統(tǒng)進行自動控制。隨著時代和科技的發(fā)展，現(xiàn)在還有很多企業(yè)研發(fā)了機器人柔性系統(tǒng)，將焊接自動化的范圍擴大到了后期打磨、質檢、運輸?shù)拳h(huán)節(jié)。所以說，計算機技術、高新智能控制技術、人工智能技術等高新科技在焊接技術中的作用之大，應用之廣，已經改變了傳統(tǒng)焊接技術的發(fā)展。

1 計算機技術結合傳統(tǒng)焊接技術的應用現(xiàn)象

1.1 焊接技術中計算機的輔助作用

在傳統(tǒng)的焊接技術中，結合計算機系統(tǒng)進行控制，通過計算機的輔助使焊接技術呈現(xiàn)自動化，不但可以提成企業(yè)的生產效率，又能夠保障產品的高品質，使用計算機系統(tǒng)，設計和控制自動化焊接裝置，對于焊接工作中的精密工藝數(shù)據(jù)控制，利用計算機的嚴謹、準確的特點進行科學的調控，減少甚至杜絕的人工作業(yè)中容易出現(xiàn)失誤、遺漏、操作之間的差異等問題，尤其明顯的是在金屬焊接縫的品質控制方面。

例如，哈工大深入研究TIG工藝技術，通過對熔透的方向開始，研發(fā)出熔池振蕩法，通過使用弧光傳感器，對熔池振蕩的幅度進行測量。這種技術在高合金鋼和低碳鋼的焊接工作中，有著非常顯著的效果。對于大量焊接工作中的大量的精密參數(shù)的嚴格把控，受益于計算機的大容量記錄能力和嚴謹高速的運算能力，特別是隨著神經網絡學領域和人工智能中模糊控制技術的發(fā)展，更為熔透焊接技術的飛速發(fā)展提供了強有力的推動作用。

1.2 專業(yè)的焊接系統(tǒng)

是指通過計算機技術，針對實際的焊接工作，專門設計專家系統(tǒng)。通過計算機的大功率計算和模擬人工功能，采用模仿焊接專家的專業(yè)知識和處理相關問題的能力，使計算機系統(tǒng)能夠像真正的焊接專家一樣，對于焊接工作中出現(xiàn)的問題能夠有效解決的能力。對于特定范圍的技術問題而研發(fā)的計算機專家系統(tǒng)，和常規(guī)系統(tǒng)相比，有著針對領域內的某個或者某些專家的知識、經驗、能力為接觸，對于相關領域的問題比常規(guī)的系統(tǒng)有更加專業(yè)、快速的分析和解決問題的能力特點。專業(yè)的焊接系統(tǒng)主要包含計算機的知識存儲、專家系統(tǒng)的推理設備以及人機接口。專業(yè)的焊接系統(tǒng)主要是運用在對焊接工作的問題診斷、安全監(jiān)測、成本預算、焊接方式的選擇等方面。同時具備了計算機的嚴謹、專業(yè)、可復制性，避免了焊接工作中因人為因素所造成的影響而造成的產品生產效率和相關人身安全等問題。

1.3 焊接技術中計算機輔助系統(tǒng)

在焊接技術作業(yè)中，CAPP是最重要的材料成型的一種方法。并且在航天化工、造船造車、建筑工業(yè)，甚至是微電子等生產方面，都已得到了廣泛的運用。焊接技術的高低，直接關系著產品的質量和性能的最后呈現(xiàn)，也是直接影響著企業(yè)的成本效益。傳統(tǒng)焊接技術的操作和協(xié)同工作，都依賴于純人力作業(yè)，不但增加了大量的人力支出成本，還因為人為的不確定因素而導致的各種問題，最后影響了產品的品質，還使得企業(yè)無形中增加了很多的成本。

CAPP在上世紀80年代，逐漸開始被人們廣泛應用于焊接工作中，并且取得了十分明顯的效果。如今，我國在CAPP運用在焊接工作中的應用研究工作，雖然得到了一定得到成績，很多企業(yè)也在焊接工作中逐漸的改進，但是相對于國外的技術水平，還是有很多不成熟的地方。例如：應用范圍狹窄，相關系統(tǒng)只能應用于某一種限定的崗位中；協(xié)同能力差，和目前流行的計算機系統(tǒng)CAD、CAM等集成的配合能力差；只能完成相對單一的工藝文件的管理，功能過于單一等問題。

1.4 通過計算機仿真技術對數(shù)值進行分析、建模

焊接熱過程是焊接技術的基本操作步驟，指通過形成焊接接頭，使之產生焊接壓力而形成變形的一種過程。但同時，這也是在焊接工作中，容易出現(xiàn)缺陷的一個步驟。如何對這個過程進行準確的把控，對提升焊接的質量，降低甚至消除這一步驟缺陷的必經之路。傳統(tǒng)的焊接工作中，對于這種缺陷，一般是對焊接熱過程進行解析法分析，對于相關的熱源進行偏差性假設，但是這種方式因為工藝過于單一，只能適用于比較簡單的形狀焊件的焊接工作。通過流體力學方程對焊接熔池傳熱過程的研究，哈爾濱工業(yè)大學在相關的熔滴和熔池之間的相互作用，對于尺寸和形狀進行精確的把控等方面，取得了重大的科研成果。

1.5 自動化焊接機器人

隨著時代和科技的飛速發(fā)展，計算機技術、互聯(lián)網技術、人工智能技術等領域的不斷進步，在傳統(tǒng)焊接技術中應用自動焊接機器人的應用技術也得到了全面的發(fā)展。焊接機器人替代傳統(tǒng)人工作業(yè)的方式，對于提高企業(yè)的生產效率、降低生產中的錯誤率、降低企業(yè)成本、提升企業(yè)的經濟效益方面，有著積極的促進作用。焊接機器人的廣泛應用，既可以保障了焊接技術的品質，降低了人工作業(yè)的成本支出，還能減少人工作業(yè)中的人身安全的隱患問題，所以目前在國內外的焊接領域中，對于焊接機器人的發(fā)展和應用方面的研究，作出了很多的努力，并且建立了相關的焊接機器人工作站。如今，比較常見的機器人工作站主要分為四種類型。

（1）箱體焊接機器人工作站。主要是應用于箱柜行業(yè)中，對于產量、質量等要求標準較高的焊接工作而研發(fā)的專用設備。工作站由弧焊機器人、送絲機、復位機、控制系統(tǒng)等部分組成。主要在電氣工程、機械制造和汽車制造等行業(yè)得到廣泛應用。

（2）不銹鋼氣塞機器人。對于不銹鋼焊接中密封性高、變形量大的焊接工作，通過使用柔性激光焊接方式，進行有效的解決。

（3）軸類焊接機器人工作站。主要應用于轉軸為基礎的零件焊接工作，對于這類焊接工作中勞動量大、產品品質不一致、生產能力差等問題，通過計算機技術和相關系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的控制來解決出現(xiàn)的問題。

（4）焊接螺柱機器人工作站。通過計算機技術，用相關系統(tǒng)對機器人進行操作，針對焊接螺柱工藝中，不同規(guī)格的焊接要求，能夠更加準確、高效的將螺柱進行焊接工作。

2 計算機技術在焊接自動化中的應用前景

2.1 加強視覺傳感技術的深入研究

隨著高新技術的發(fā)展，將計算機技術、人工智能技術和互聯(lián)網技術等新領域，融合到現(xiàn)代化的焊接工藝的程度越來越高，同時也取得了明顯的效果。并且隨著各項技術的研究深入，未來焊接技術中對于自動化、智能化的應用，一定會開啟新世紀下焊接技術的新篇章。例如，隨著加強計算機視覺傳感技術的研究工作，為焊接機器人提供更加先進的視覺傳感能力和方向控制的能力，使焊接機器人在對環(huán)境識別、焊接軌道把控、溫度調節(jié)等方面得到了顯著的提高，所以，加強視覺傳感技術的研究，是未來焊接機器人的研發(fā)重要方向之一。

2.2 突破現(xiàn)在焊接機器人的仿真系統(tǒng)

人類和動物對于外界環(huán)境的感知能力，大部分都是通過視覺獲得的。焊機工人隨著工作經歷的加深和工藝手法的熟練，在視覺、感知溫度、方向控制等方面進行把控，來更好的從事相關的焊接工作。焊接機器的自動化、智能化的水平高低，以及焊接機器人在實際焊接工作中對于光、電、熱等相關數(shù)據(jù)的感知能力的程度，都受焊接機器人仿真系統(tǒng)的水平高低影響。所以，這也使得相關的科技研究人員和各領域的專家在機械、電磁、紅外、視覺等物理、化學、仿真等領域的相關科研方面，不斷加深研究和技術應用的能力，以開發(fā)更多形式的弧焊傳感裝置，來提高焊接機器人的仿真能力。

2.3 特種焊接機器人的研發(fā)前景

對于在特殊環(huán)境、特殊地形或者條件下進行焊接工作的機器人，被稱為“特種焊接機器人”，隨著時代和科技的飛速發(fā)展，人類踏足的地方更廣、范圍日益增加，很多特殊環(huán)境、地形或特殊條件下的焊接工作，已經是人類所難以進行的。例如：在深海中高壓下的焊接工作、高輻射性的基站焊接工作、甚至是外太空空間站焊接工作等，這種焊接工作已經無法通過焊工工人去完成。針對這樣的現(xiàn)象，國內外的科研人員對焊接工作各方面進行深入研究，例如接頭識別、焊接路徑的走向、焊接時的溫度、焊縫監(jiān)測等方面，通過不斷的研發(fā)和適用，給特種焊接機器人的研究發(fā)展方向提供了扎實的理論基礎。

當下在我國，對于焊機機器人添加視覺傳感功能的裝置，并且已經將這種特種機器人運用與我國的汽車建造、重型構建、航空航天等領域，并且取得了相當喜人的成果。相信在不久的將來，隨著時代和科技的發(fā)展，神經網絡學、高新智能控制技術、計算機三維技術以及人工智能等領域技術和焊接技術的不斷融合，將各領域的高新技術運用到傳統(tǒng)的焊接技術中， 各類更專業(yè)的特種焊接機器人一定能夠在更多特殊環(huán)境、特殊條件等難以進行人工作業(yè)的地方，代替我們，發(fā)揮更加巨大的作用。

3 結束語

隨著時代的飛速發(fā)展，科技的不斷進步，以及神經網絡學、高新智能控制技術、計算機三維技術以及人工智能等領域技術和焊接技術的不斷融合，將自動化、智能化和焊接結合，使之開啟了一個新的歷史篇章，時刻使用新技術結合新的自動化、智能化的時代。在不久的未來，隨著模糊神經網絡學技術的在進一步發(fā)展，人工智能的焊接機器人代替了傳統(tǒng)的人工作業(yè)，在動態(tài)視力、分辨能力、精準能力等優(yōu)點，將人工智能化的焊接機器人一定會應用于焊接中的各個領域工作中，隨著規(guī)模的越來越大、市場的占有率越來越高，計算機技術結合焊接技術的方式代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工焊接作業(yè)，在提升市場經濟發(fā)展、促進社會建設、提高人們的滿意度等方面，起著非常積極的促進作用。