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”，其焊接路徑和工藝參數是預先設置的，對作業條件的一致性要求非常嚴格，并且在焊接過程中缺少對外部信息傳感反饋和實時調節的功能。

        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。

技術關鍵1：焊縫初始位置識別與導引

        利用視覺 CCD 傳感獲取初始焊位信息并自主導引焊槍準確移動到初始焊接位置，是局部自主智能焊接機器人的關鍵技術之一。首先利用 CCD宏觀識別整體焊縫；其次分離出實際焊縫視覺信息，通過數據擬合出焊縫曲線方程，計算初始焊位的初值；以初值坐標為基準，建立搜索窗口，精確計算初始焊接位置坐標值（x、y）。

技術關鍵2：基于被動視覺的焊縫跟蹤

        局部環境焊縫路徑自主規劃是在自然光或輔助光源條件下進行計算，考慮到焊接過程熱變形、工藝等因素的影響，還需進一步在焊接過程中實時糾偏先前規劃的焊縫路徑。利用復合濾光系統實時獲取 MAG 電弧及焊縫前端的圖像信息如圖所示，通過圖像處理算法獲得焊縫和電弧輪廓信息，并據此計算偏差量，修改機器人的運動路徑，從而實現焊縫跟蹤。結合機器人氬弧焊自動焊接需求，下圖為一套基于被動視覺和弧壓復合傳感系統。通過被動視覺傳感部分完成左右方向的跟蹤、電弧弧壓實現高度方向偏差信息的實時調整。

技術關鍵3：擺動電弧焊縫跟蹤

        電弧傳感器作為一種實時傳感器件與其他類型傳感器相比，具有結構簡單、成本低和響應快等特點，也是目前弧焊機器人傳感器的一個重要發展方向。基于擺動電弧傳感的弧焊機器人跟蹤系統示意如圖所示，其核心功能模塊主要包括：弧焊機器人、傳感器及信號采集、DSP 控制器、通訊和仿真調試。

技術關鍵4：焊接動態過程建模和控制

        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程智能控制器設計的重要依據。以知識模型 M 為核心構成的焊接過程粗糙集知識處理系統結構如圖所示，包括：系統的知識模型 M、數據擴展方法、離散化方法、模型輸出形式的轉換方法、知識推理方法等部分，主要用于根據系統輸入預測系統輸出。焊接過程是一個瞬時動態非平衡過程，焊縫成形質量受焊接過程各種因素影響，使得焊接動態過程控制變得極為復雜。

        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切需要的技術發展方向，它將不斷推動制造業的進步和發展，為各行各業提供更加高效可靠的焊接解決方案。