劉繼業(yè)

（中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司設(shè)計(jì)研發(fā)中心，天津 300450）

隨著我國對于工業(yè)制造領(lǐng)域的需求，為追求焊接的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)、產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)、降低焊接成本等因素，自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用需求也越來越大。如何加強(qiáng)生產(chǎn)中的自動化焊接技術(shù)，滿足這些需求，這是非常值得研究的問題。

1 自動化焊接技術(shù)應(yīng)用的意義

因當(dāng)今世界科技的迅猛發(fā)展，我國如果想在機(jī)械工程領(lǐng)域獲得一定的地位，就必須大力推行自動化焊接技術(shù)[1]。通過將自動化智能控制系統(tǒng)運(yùn)用到對于設(shè)備和構(gòu)件的焊接中去，可以提高整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)的生產(chǎn)質(zhì)量和效率，既能滿足大批量生產(chǎn)的需求，也能降低相應(yīng)的勞動與生產(chǎn)成本，提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)，因?yàn)楹附拥倪^程采用機(jī)器人進(jìn)行操作，可以非常有效地降低焊接對于人體的傷害，所以自動化焊接技術(shù)也是具有極高的人文主義關(guān)懷精神的[2]。此外，自動化焊接技術(shù)對于焊接品質(zhì)的增強(qiáng)和對于繁多的焊接要求的滿足，符合我國對于工業(yè)生產(chǎn)大國進(jìn)程的需求，是一項(xiàng)具有極高社會發(fā)展價(jià)值的工業(yè)技術(shù)。

2 自動化焊接技術(shù)的特點(diǎn)

2.1 功能更加全面

如今為了迎合機(jī)械化生產(chǎn)的需求，機(jī)械制造企業(yè)所使用的自動化焊接設(shè)備都是體形較大、功能和系統(tǒng)較為全面的，同時(shí)，各企業(yè)也非常注重對于新的自動焊接技術(shù)的引入，通過技術(shù)的革新來達(dá)到企業(yè)業(yè)務(wù)能力的拓展。而更加全面的自動化焊接技術(shù)和更加全面的自動化焊接功能，正是機(jī)械制造企業(yè)對于多種多樣的機(jī)械制造生產(chǎn)線的形成所需要的。

2.2 更加數(shù)字化和智能化

為實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的科學(xué)性和可持續(xù)生產(chǎn)性，數(shù)字化和智能化已然成為當(dāng)今各生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)所必須迎合的內(nèi)容，而自動化焊接恰好就是數(shù)字化與智能化的完美融合。通過結(jié)合自動化焊接技術(shù)與自動化焊接設(shè)備的使用，可以實(shí)現(xiàn)非常全面的智能操作和數(shù)字管理，這不僅有助于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的焊接動作，同時(shí)也能讓焊接的效率得到顯著提高，從而為產(chǎn)業(yè)化、批量化的焊接實(shí)現(xiàn)提供了足夠的可能性[3]。此外，因?yàn)樽詣踊附硬捎昧烁叨鹊臄?shù)字化和智能化設(shè)備，其不但可以完美實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品所需的各種焊接任務(wù)，同時(shí)也能有效地處理焊接時(shí)因原材料受熱導(dǎo)致的形變，對于焊接產(chǎn)品質(zhì)量的影響，這是傳統(tǒng)的手工焊接所難以達(dá)到的。

3 自動化焊接技術(shù)在機(jī)械制造中的應(yīng)用策略

3.1 質(zhì)量第一的基本原則

為加強(qiáng)自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用，提高自動化焊接技術(shù)的品質(zhì)和水平，保證自動化焊接技術(shù)的使用價(jià)值，就必須堅(jiān)持質(zhì)量第一的原則。質(zhì)量永遠(yuǎn)是生產(chǎn)的重中之重，只有產(chǎn)品的質(zhì)量過硬，才能提高產(chǎn)品的市場競爭力，保證市場對于企業(yè)產(chǎn)品的需求，這是自動化焊接技術(shù)所必須要強(qiáng)調(diào)的一個(gè)基礎(chǔ)原則[4]。

3.2 創(chuàng)新的工件檢測方法

隨著自動化焊接技術(shù)的應(yīng)用，傳統(tǒng)的工件檢測方法如利用工人肉眼觀察進(jìn)行檢測存在著速度慢、對于檢測人員需求量大、對于檢測人員的技術(shù)要求高等特點(diǎn)，因此需要有足夠創(chuàng)新的工件檢測方法來確保自動焊接的質(zhì)量[5]。目前，世界上最主要的機(jī)械工件檢測方法是運(yùn)用圖像處理技術(shù)進(jìn)行工件檢測，常稱為焊縫無損探傷法，包括射線探傷法、超聲波探傷法和磁粉探傷法。其原理及其優(yōu)缺點(diǎn)見表1。

表1 焊縫無損探傷法原理及其優(yōu)缺點(diǎn)

3.3 做好圖像預(yù)處理工作

自動化焊接圖像預(yù)處理工作是確保焊縫圖像質(zhì)量和焊縫坐標(biāo)精準(zhǔn)度的關(guān)鍵，其重點(diǎn)是確保在圖像輸入的過程中，能夠準(zhǔn)確地降低和消除原始自動化焊接圖像中無用或者存在干擾性的信息，例如對自動化焊接圖像進(jìn)行增強(qiáng)和復(fù)原以及變換等操作[6]。

此外，對于很多表面并不平滑的機(jī)械焊件，為規(guī)避光照、信號干擾等因素，應(yīng)對自動化焊接圖像進(jìn)行濾波、增強(qiáng)、二值化等方面的處理，保證自動化焊接圖像質(zhì)量和焊縫左邊的精確。

3.4 加強(qiáng)孤點(diǎn)濾波工作的開展

在自動化焊接圖像處理過程中會有孤立點(diǎn)出現(xiàn)在閾值分割的基礎(chǔ)上，所以為了處理這些孤立點(diǎn)帶來的對于自動化焊接圖像的影響，就需要采取相對應(yīng)的算法進(jìn)行過濾。常見的孤立點(diǎn)過濾法為標(biāo)記法，即在逐步掃描自動化焊接圖像的過程中，標(biāo)記目標(biāo)區(qū)域，并設(shè)置閾值，然后對于每個(gè)標(biāo)記點(diǎn)的像素進(jìn)行分析和確定，與所設(shè)置的閾值比較，最終去小保大。

3.5 注重邊緣檢測工作

對于自動化焊接圖像邊緣檢測可以大幅度地減少數(shù)據(jù)量，并且能夠很好地篩選信息的相關(guān)性，尋求并保留自動化焊接圖像重要的結(jié)構(gòu)屬性。因此，切實(shí)注重對于自動化焊接圖像的邊緣提取與檢測，結(jié)合實(shí)際需求確定算法，明確信噪比，達(dá)成精度定位，保證單邊緣響應(yīng)，然后通過一維高斯函數(shù)對自動化焊接圖像實(shí)施低通濾波處理，最后再對自動化焊接圖像梯度值進(jìn)行計(jì)算，確定自動化焊接圖像的梯度方向，以此來確定并把握自動化焊接圖像的特征。

3.6 做好攝像機(jī)位置的標(biāo)定工作

攝像機(jī)位置的標(biāo)定會直接影響焊接的質(zhì)量，一旦攝像機(jī)的位置出現(xiàn)偏差，那么必然會導(dǎo)致圖像的變形和扭曲，從而導(dǎo)致焊接質(zhì)量問題。因此，對于攝像機(jī)模型進(jìn)行標(biāo)定工作，掌握好實(shí)際過程中每個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)與自動化焊接圖像中坐標(biāo)的轉(zhuǎn)換關(guān)系，確保攝像機(jī)的攝像質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)的準(zhǔn)備定位，其操作表現(xiàn)為，通過控制焊接機(jī)器人的焊縫運(yùn)動，記錄其實(shí)際坐標(biāo)值并與自動化焊接圖像上的坐標(biāo)值進(jìn)行對比，以此確定是否存在偏差，然后進(jìn)行調(diào)整[7]。

3.7 完善自動化焊接系統(tǒng)的調(diào)試工作

在實(shí)際機(jī)械焊接之前，還應(yīng)做好自動化焊接系統(tǒng)的調(diào)試，通過調(diào)試去驗(yàn)證是否能達(dá)到焊接所需要的要求。具體操作流程為：

1.上電前檢測，主要為電路檢測。

2.電源電壓的檢查，確保電壓符合機(jī)器的要求。

3.檢查控制器的輸入和輸出。

4.下載程序，包括控制器程序、觸摸屏程序、顯示文本程序以及自動化焊接所需要的其他程序等。

5.參數(shù)調(diào)試，包括各方面的參數(shù)。

6.設(shè)備功能的調(diào)試，包括設(shè)備的報(bào)警功能，焊接機(jī)器人自動焊接頭是否橫向收縮、接頭焊接收縮量等，其中焊接機(jī)器人自動焊接頭橫向收縮影響因素和影響方式如表2 所示。

表2 焊接機(jī)器人自動焊接頭橫向收縮影響因素

7.系統(tǒng)的聯(lián)機(jī)調(diào)試，在完成單臺設(shè)備的調(diào)試后進(jìn)行前機(jī)與后機(jī)的聯(lián)機(jī)調(diào)試。

8.連續(xù)長時(shí)間地運(yùn)行，檢測設(shè)備工作的穩(wěn)定性。

同時(shí)，應(yīng)在調(diào)試時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，確定焊接過程中可能出現(xiàn)的誤差因素等，并對最大偏差值和評價(jià)偏差值等信息進(jìn)行分析，合理地規(guī)避可能的誤差，從而實(shí)現(xiàn)自動化焊接的準(zhǔn)確性，保證焊接產(chǎn)品的質(zhì)量。

4 總結(jié)

自動化焊接技術(shù)不僅滿足了工業(yè)機(jī)械生產(chǎn)日益增長的生產(chǎn)需求，同時(shí)也為工業(yè)機(jī)械化生產(chǎn)的革新與突破提供了可能。因此，為了能夠?qū)崿F(xiàn)自動化焊接技術(shù)更好地在機(jī)械制造中的應(yīng)用，企業(yè)不僅要不斷引進(jìn)新的焊接設(shè)備去迎合生產(chǎn)需求，同時(shí)也要注意人才的培養(yǎng)，通過人才來實(shí)現(xiàn)技術(shù)的革新和產(chǎn)品質(zhì)量的把控，讓自動化焊接技術(shù)能夠在未來的機(jī)械化生產(chǎn)中發(fā)光發(fā)熱，最終實(shí)現(xiàn)其時(shí)代性的產(chǎn)業(yè)發(fā)展任務(wù)。