焊接機(jī)器人工作站上使用主要為了實(shí)現(xiàn)三類(lèi)功能

目前， 這類(lèi)激光傳感器在焊接機(jī)器人工作站上使用主要為了實(shí)現(xiàn)三類(lèi)功能：

（ 1 ） 初始焊位引導(dǎo)， 也稱(chēng)為焊縫搜索或接頭搜索。由于裝配誤差， 可能引起焊縫位置的變化。此時(shí)如果仍然按照原示教結(jié)果進(jìn)行焊接， 可能會(huì)出現(xiàn)焊偏現(xiàn)象。焊縫搜索是利用一次或多次搜索定位焊縫， 在焊接前平移機(jī)器人的編程路徑， 確保焊縫地熔敷在接頭上的過(guò)程。用于焊接機(jī)器人的焊縫搜索定位系統(tǒng)， 包括點(diǎn)式及條紋式的激光傳感器，適用于不同項(xiàng)目需求。采用裝有視覺(jué)系統(tǒng)的機(jī)器人已用于焊接這些工件，其中所用的機(jī)器人帶有焊接參數(shù)自適應(yīng)控制的功能。

（ 2 ） 焊接過(guò)程中對(duì)焊縫實(shí)時(shí)跟蹤。焊縫跟蹤也稱(chēng)為接頭跟蹤， 是指在焊接位置前方進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤。這不僅可以校正機(jī)器人或?qū)C(jī)的軌跡， 而且可以實(shí)現(xiàn)自適應(yīng)控制， 例如通過(guò)調(diào)整電壓、 送絲速度或行走速度來(lái)改變焊縫成形。利用激光焊縫跟蹤傳感器在焊槍之前實(shí)時(shí)地檢測(cè)焊縫三維空間位置和曲面曲率， 并將此信息發(fā)送給機(jī)器人控制器， 引導(dǎo)焊槍移動(dòng)。同樣地，焊接設(shè)備制造商為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化焊接，在焊接電源的設(shè)計(jì)上也做了許多改進(jìn)，如、機(jī)器人可檢出焊縫位置使用的高電壓，焊接電源做到了內(nèi)置。

（ 3 ） 焊后質(zhì)量檢測(cè)。利用激光傳感器的三維信息獲取能力， 可以對(duì)焊后的焊縫成形質(zhì)量和缺陷進(jìn)行檢驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)成形不良、 咬邊等缺陷。

值得注意的是， 目前一些機(jī)器人廠商， 如 OTC ，MOTOMAN 等， 已經(jīng)開(kāi)始著手研制用于所產(chǎn)機(jī)器人的激光焊縫跟蹤傳感器。將來(lái)焊縫跟蹤激光傳感器將與焊接機(jī)器人協(xié)同工作得更好。先進(jìn)的激光焊縫跟蹤傳感器不僅能夠感知被測(cè)點(diǎn)的三維位置， 還能夠擬合出工件的曲率， 從而不僅調(diào)節(jié)焊槍位置， 還可以幫助調(diào)節(jié)焊槍姿態(tài)， 如圖 4 所示。這樣在激光焊縫跟蹤傳感器的幫助下， 有可能完全省去示教步驟， 從而大大提高工作效率。目前， 焊縫跟蹤傳感器還是非?；钴S的領(lǐng)域之一， 多條紋激光光源、 錐形激光光源等都有研究和應(yīng)用。所適用的焊接過(guò)程也從原來(lái)的單道焊接擴(kuò)展到多層多道焊的焊縫跟蹤， 對(duì)于高反光的鋁合金材料焊接， 也能夠?qū)崿F(xiàn)有效跟蹤?！吨袊?guó)制造2025》作為我國(guó)實(shí)施制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略個(gè)十年的行動(dòng)綱領(lǐng)，更是將智能制造作為核心和主攻方向。

焊接機(jī)器人的焊槍編程

要想焊接機(jī)器人得到好的焊接效果，除了硬件設(shè)施，像是配套機(jī)器人焊槍 ，清槍裝置等設(shè)備外，好的編程也是必不可少的，好的編程需要注意以下這么步驟。

1. 選擇合理的焊接順序。以減小焊接變形、焊走路徑長(zhǎng)度來(lái)制定焊接順序。2. 焊槍空間過(guò)渡要求移動(dòng)軌跡較短、平滑、安全。3. 優(yōu)化焊接參數(shù)。為了獲得的焊接參數(shù)，制作工作試件進(jìn)行焊接實(shí)驗(yàn)和工藝評(píng)定。4. 合理的變位機(jī)位置、焊槍姿態(tài)、焊槍相對(duì)接頭的位置。工件在變位機(jī)上固定之后，若焊縫不是理想的位置與角度，就要求編程時(shí)不斷調(diào)整變位機(jī)，使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達(dá)到水平位置，同時(shí)要不斷調(diào)整機(jī)器人各軸的位置，合理的確定焊槍相對(duì)接頭的位置、角度與焊絲伸出長(zhǎng)度。工件的位置確定之后，焊槍相對(duì)接頭的位置通過(guò)編程者的雙眼觀察，難度較大。這就要求編程者善于總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)。5. 及時(shí)插入清槍程序。編寫(xiě)一定長(zhǎng)度的焊接程序后，應(yīng)及時(shí)插入清槍程序?？梢苑乐购附语w濺堵塞焊接火口和導(dǎo)電嘴，保證焊槍的清潔，提高火口的使用壽命。由激光二極管發(fā)射的激光束入射到工件表面，經(jīng)金屬表面反射，由CCD攝像機(jī)接收成像。6. 編制程序一般不能一步到位，要在機(jī)器人焊接過(guò)程中不斷檢驗(yàn)和修改，調(diào)整焊接參數(shù)及焊槍姿態(tài)等，才會(huì)形成一個(gè)好程序。

焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍?zhuān)ㄣQ）等部分組成。對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。圖1a、b表示弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人的基本組成。焊接機(jī)器人技術(shù)是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用，它能夠根據(jù)預(yù)先設(shè)定的程序同時(shí)控制焊接端的動(dòng)作和焊接過(guò)程，在不同的場(chǎng)合可以進(jìn)行重新編程。

世界各國(guó)生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)機(jī)器人，絕大部分有6個(gè)軸。其中，1、2、3軸可將末端工具送到不同的空間位置，而4、5、6軸解決工具姿態(tài)的不同要求。焊接機(jī)器人本體的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要有兩種形式：一種為平行四邊形結(jié)構(gòu)，一種為側(cè)置式（擺式）結(jié)構(gòu)，如圖2a、b所示。側(cè)置式（擺式）結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)是上、下臂的活動(dòng)范圍大，使機(jī)器人的工作空間幾乎能達(dá)一個(gè)球體。因此，這種機(jī)器人可倒掛在機(jī)架上工作，以節(jié)省占地面積，方便地面物件的流動(dòng)。但是這種側(cè)置式機(jī)器人，2、3軸為懸臂結(jié)構(gòu)，降低機(jī)器人的剛度，一般適用于負(fù)載較小的機(jī)器人，用于電弧焊、切割或噴涂。平行四邊形機(jī)器人其上臂是通過(guò)一根拉桿驅(qū)動(dòng)的。拉桿與下臂組成一個(gè)平行四邊形的兩條邊。故而得名。早期開(kāi)發(fā)的平行四邊形機(jī)器人工作空間比較?。ň窒抻跈C(jī)器人的前部），難以倒掛工作。但80年代后期以來(lái)開(kāi)發(fā)的新型平行四邊形機(jī)器人（平行機(jī)器人），已能把工作空間擴(kuò)大到機(jī)器人的頂部、背部及底部，又沒(méi)有測(cè)置式機(jī)器人的剛度問(wèn)題，從而得到普遍的重視。這種結(jié)構(gòu)不僅適合于輕型也適合于重型機(jī)器人。采用焊接機(jī)器人工作站或自動(dòng)焊接專(zhuān)機(jī)是提高和穩(wěn)定焊接質(zhì)量的重要途徑，而且隨著勞動(dòng)力成本的提高，機(jī)器人焊接的成本優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯。近年來(lái)點(diǎn)焊用機(jī)器人（負(fù)載100～150kg）大多選用平行四邊形結(jié)構(gòu)形式的機(jī)器人。

激光焊接：激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過(guò)熱傳導(dǎo)向內(nèi)部擴(kuò)散，通過(guò)控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復(fù)頻率等激光參數(shù)，使工件熔化，形成特定的熔池。

特別是在大眾汽車(chē)創(chuàng)造的42米無(wú)縫焊接技術(shù)，大大提高了車(chē)身整體性和穩(wěn)定性之后，家電企業(yè)海爾集團(tuán)隆重推出采用激光無(wú)縫焊接技術(shù)生產(chǎn)的洗衣機(jī)，先進(jìn)的激光技術(shù)可以為人民的生活帶來(lái)巨大的改變。（2）20世紀(jì)90年代以來(lái)，先進(jìn)技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備及工藝裝備的引進(jìn)使我國(guó)的汽車(chē)制造水平訊速提高到規(guī)模化生產(chǎn)，國(guó)外焊接機(jī)器人大量進(jìn)入中國(guó)。