焊接机器人的应用与发展

焊接机器人焊接机器人的应用与发展第1页焊接机器人焊接机器人的应用与发展：简要介绍了机器人焊接技术发展历程、应用现状，从焊缝跟踪技术、离线编【关键词】：焊接机器人；技术现状；智能化；控制技术；发展趋势【AbstractThispaperbrieflyintroducesthedevelopmentcoursesandapplicationsituationoftechnologyofweldingrobot.Thepresentsituationontechnologyofweldingrobotwerediscussed，thesetechnologiesareseam-tracking，off-lineprogrammingandtrajectorymultirobotscorrespondedpowertechnologiesandremoteweldingrobot.Thedevelopmenttrendoftechnologyonweldingrobotinfuturewaspresented.Thevisualmanipulation-technology，fuzzymanipulation-technology，neuralnetworkmanipulation-technology，embeddedsystemmanipulation-technologyandintelligenttechnologywereconsideredasthemaindevelopmentdirections.【Keywordsdevelopmenttendency2页焊接机器人目录1、 焊接机器人的发展历程2、 焊接机器人国内外应用现状3、 焊接机器人的发展趋势一、焊接基础知识„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„6

二、焊接机器人的发展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„9

焊接机器人国内外应用现状„„„„„„„„„„„„„„„„9焊接机器人技术的研究现状„„„„„„„„„„„„„„„„11焊接机器人最新进展„„„„„„„„„„„„„„„„„„„13三、焊接机器人的发展趋势„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„153.1、3.2、3.3结论挑战与对策„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„19致谢词„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„21附录焊接技术发展方向„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„223页焊接机器人前言1、 焊接机器人的发展历程自从世界上第一台工业机器人UNIMATE于1959年在美国诞生以来，机器人的应用和技术发展经历了三个阶段：适应工作环境的变化，在现代化工业生产中的应用受到很大限制。境的情况下完成工作。机器人还具备故障自我诊断及修复能力。焊接机器人就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人2、 焊接机器人国内外应用现状工业机器人中大约有一半用于各种形式的焊接加工领域。截止2005年全世界在役工业机器人约为91.450其2005年就达12.1万台。我国自上个世纪70年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的发展，在技术和应用40%,焊60%；20041400900050006%，远小于韩国所占的1569%。这样的增长速度相对于我国的经济发展速度以及经济总量来说显然是不匹配的3、 焊接机器人的发展趋势焊接机器人在高质量、高效率的焊接生产中，发挥了极其重要的作用。工业机器人技术4页焊接机器人5页焊接机器人一、焊接基础知识、焊接的定义及其本质（分子（石墨、陶瓷、塑料等，也可以是一种金属与一种非金属。（晶格距离即0.3~0.5nm或3~5Å；另外，金属表面总难免存在着氧化膜和其他污物，阻碍着两分离焊件表、焊接工艺的发展历史71019201887年，俄国的别纳尔多斯发明碳极电弧焊钳；1900年又出现了铝热焊。年代起成为一种重要的焊接方法。1930年美国的罗宾诺夫发明使用焊丝和焊剂的埋弧焊，焊40极惰性气体保护焊相继问世。19511953年，苏联的柳巴夫斯基等人发明了二氧化碳气体保护焊，促进了气体保护电弧焊的应用和发展，如出现了混合气体保护焊、药芯焊丝气渣联合保护焊和自保护电弧焊等。6页焊接机器人1957年美国的盖奇发明了等离子弧焊；年代德国和法国发明的电子束焊，也在50其他的焊接技术还有，1887年美国的汤普森发明电阻焊，并发明用于薄板的点焊和缝20世纪201956年，美国斯坦福研究所研究成功爆炸焊；、概述焊接方法的分类及特点熔焊、压焊和钎焊三大类，每大类又可按不同的方法细分为若干小类，如图所示。氧乙炔氧乙炔气焊焊条电弧焊氧氢埋弧焊熔焊电弧焊氩弧焊熔化极螺柱焊电弧焊钨极氩弧焊等离子弧焊铝热焊原子氢焊基本焊接方法电渣焊爆炸焊锻焊冷压焊点焊压焊缝焊火焰钎焊电阻焊凸焊感应钎焊扩散焊对焊炉中钎焊摩擦焊盐浴钎焊钎焊电子束钎焊7页焊接机器人熔焊将待焊处的母材金属熔化以形成焊缝的焊接方法称为熔焊。实现熔焊的关（、气焊（以乙炔或其他可燃气体在氧中燃烧的火焰为热源（以铝热剂的放热反应产生的热为热源（以熔渣导电时产生的电阻热为热源（以高速运动的电子流撞击焊件表面所产生的热为热源激光焊（以激光束照射到焊件表面而产生的热为热源）等若干种。方法的另一种特征。压焊（加热或不加热，以完成焊接的方法称按所施加焊接能量的不同，压焊的基本方法可分为：电阻焊（对焊、摩擦焊、超声波焊、扩散焊、冷压焊、爆炸焊和锻焊等。钎焊时也必须加热熔化钎料（但焊件不熔化。按热源的不同可分为火焰钎焊（以乙炔在氧中燃烧的火焰为热源（以高频感应电流流过焊件产生的电阻热为热源、盐浴钎焊（以高温盐溶液为热源）料的熔点不同分为硬钎焊（熔点450℃以上）和软钎焊（熔点在450℃以下）两类。钎焊时通常要进行保护，如抽真空、通保护气体和使用钎剂等。、焊接在现代工业中的地位零件连接起来的一种加工方法。45的钢和大量有色金属，都是通过焊接加工形成产品的。特别是焊接技术发展到今天，几乎所有部门（冶金、电子、航空航天等）8页焊接机器人二、焊接机器人的发展从机器人诞生到本世纪80年代初，机器人技术经历了一个长期缓慢的发展过程。到了90年代，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞19901002000劳动力成本指数为140，增长了40%；而机器人在考虑质量因素的情况下价格指数低于降低了8040，降低了60%.这里，不考虑质量因素的机器人价格是指现在的机器人实际价格与过去相比较UNECE7538.919.897.3200410080线系统技术与国外比有差距；应用规模小，没有形成机器人产业。当前我国的机器人生产都是应用户的要求，单户单次重新设计，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要9页焊接机器人解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。63(XYZ3(ABC间姿态。因此，目前的焊接机器人多数为61～3个外部轴的办法增加机器人的自第第焊接机器人好地适应这种变化。(Teach-in从而降低了机器人的使用效率，也增加了编程人员的劳动强度。目前解决的方法有2一是示教编程时只是粗略获取几个焊缝轨迹上的几个关键点Teach-in)的办法，用鼠标轻松点击三维CAD图形文件中事先定义的焊缝位置直接生成焊缝轨迹从而大大提高了机器人的编程效率，也减轻了编程员的劳动强度。目前，国际市场上已有基于普通PCWorkspace5、RobotStudio9者自行开发的基于PCABBIRB140机器人进行离线编程，程序中的焊缝轨迹通过虚拟示教获得，并在三维图形环境中可让机器、 焊缝跟踪技术的研究第第焊接机器人、 离线编程与路径规划技术的研究、 多机器人协调控制技术的研究首先面临的问题是如何组织多个机器人去完成任务，如何将总体任务分配给各个成员机器、 专用弧焊电源的研究目前，弧焊机器人一般采用熔化极气体保护焊MAGCO焊）或非熔化极气体保护焊(TIG20～50kHz，最高的可达200kHz，焊接系统具有十分优良的动特性，非常适合机器人自动化和智能化焊TIG第第焊接机器人DSP的快速响应，可以通过主控制系统的指、 仿真技术的研究CAD技术和、 机器人用焊接工艺方法的研究T.I.M.E焊、热丝TIG、 遥控焊接技术的研究遥控焊接是指人在离开现场的安全环境中对焊接设备和焊接过程进行远程监视和控制,,海洋工程建设以及未来的空间站建设中都,,而目前的技术水平还不可能实现,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。制造价格不断降低，而其质量与性能却在迅速提高。（机械本体、在一维空间完成各种作业的机电一体化自动生产设备操作机已实现了优化设计。器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术一体化奠定了基础。第第焊接机器人控制系统：控制系统的性能进一步提高，已由过去控制标准的6轴机器人发展到2127KAWASALI、YASKAWA、FANLCABB、德国KLKABEIS第第焊接机器人三、焊接机器人的发展趋势、 焊接机器人的发展趋势表现在如下几个方面：、 机器人操作机结构：优化设计。KUKA公司为代表的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。机器人的结构更加灵巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向发展。COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。、 机器人控制系统：重点研究开放式，模块化控制系统。向基于PC机的开放型控62127化，以及基于PC编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点，在某些领域的离线编程已实现实用化。、 机器人传感技术：第第焊接机器人、 网络通信功能：日本YASKAWA和德国KUKA公司的最新机器人控制器已实现了与CanbusProfibus过去的专用设备向标准化设备发展。、 机器人遥控和监控技术人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。、 虚拟机器人技术：以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。、 机器人性能价格比：MTBF5万小时，可以满足任何场合的需求。、 多智能体调控技术：与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。可以预见，在21世纪各种先进的机器人系统将会进入人类生活的各个领域，成为人类良好的助手和亲密的伙伴。第第焊接机器人、 焊接机器人的技术展望是焊接机器人技术发展的主要方向。、 视觉控制技术焊接机器人视觉控制技术是通过对焊接区图像进行采集，产生视频信号送至图像处理CCD、 模糊控制技术、 神经网络控制技术神经网络控制是研究和利用人脑的某些结构、机理以及人的知识和经验对系统进行控第第焊接机器人、 嵌入式控制技术嵌入式系统以其小型、专用、易携带、可靠性高的特点CRT、 焊接机器人未来研究的热点及发展方向工业机器人性能不断提高，而单机价格不断下降。机械结构向模块化、可重构化发展。工业机器人控制系统向基于PC机器人中的多传感器系统日益重要。虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制。微型和微小机器人技术是机器人研究的一个新领域和重点发展方向。(RVIC)的开发开发。这种开发的新型装置已成为国防研究的热点之一。第第焊接机器人结论挑战与对策进入21世纪，世界经济结构正在发生重大而深刻的变革，但制造业依然是世界各发达与发展中国家加快经济发展、提高国家综合竞争力的重要途径。造业基地之一。然而目前我国装备制造业的整体水平与发达国家相比尚有较大的差距21集成化的方向发展。成第第焊接机器人参考文献【1】雷世明主编焊接方法与设备 北京：机械工业出版社，1998【2】周振丰主编金属熔焊原理及工【M】机械工业出版社，1981【3[J].【4】谭一炯，周方明，王江超，黄志杰.焊接机器人技术现状与发展趋势[J].电焊机,2006,(3):6-10.【5】李晓辉，汪苏，刘小辉，朱小波.焊接机器人智能化的发展[J].电焊机,2005(6):39-41.【6】唐新华.焊接机器人的现状及发展趋势㈠[J].电焊机,2006(3):1-5.【7】唐新华.焊接机器人的现状及发展趋势㈡[J].电焊机,2006(4):43-46.【8】计算机辅助焊接技术陈丙森著，机械工业出版社第第焊接机器人附录：焊接技术的发展方向如微电子工业的发展促进了微型连接工艺和设备的发展1、能源方面目前，焊接热源已非常丰富，如火焰、电弧、电阻、超声、摩擦、等离子、电子束、激光束、微波等等，但焊接热源的研究与开发并未终止，其新的发展可概括为三个方面：2、计算机在焊接中的应用弧焊设备微机控制系统，可对焊接电流、焊接速度、弧长等多项参数进行分析和控制，PID调节系统、最佳控制及自适应3、焊接机器人和智能化24智能化焊接的第一个发展重点在视觉系统，它的关键技术是传感器技术。虽然目前智能第第焊接机器人4、提高焊接生产率提高焊接生产率是推动焊接技术发展的重要驱动力。提高生产率的途径有两个方面：丝焊、热丝焊均属此类，其效果显著。例如三丝埋弧焊，其工艺参数分别为2200AX1400AX40V；1100AX的钢板可一0.4m/min1001050-300mm，间隙均可设计为13mm左右，因而所需熔敷金属量成数倍、数十倍地降低，从而大大提高了生产率。窄间隙焊接的主要技术关键是如何保证两侧熔透和保证电弧中心自动跟踪处于坡口中想的窄间隙焊接法，这是它们受到广泛重视的重要原因之一。Addendum:DevelopmentofweldingtechnologyWeldingtechnologyhasbeeninventedoverahundredyearsofhistory,alargenumberofindustrialproductioninmajorproducts,suchasaviation,aerospaceandnuclearindustriesmanufacturingproductsthatcannotbeseparatedfromtheweldingtechnology. Atpresent,thedevelopment of new industries continue to advance welding technology force, such micro-electronicsindustryhaspromotedthedevelopmentofmicro-connectiontechnologyandequipmentdevelopment;ceramicmaterialsandcompositematerialstopromotethedevelopmentofthevacuumbrazing,vacuumdiffusionbonding,coatingandbondingprocessdevelopment.Therefore,weldingtechnologywiththeprogressofscienceandtechnologydevelopment,mainlyinthefollowingareas:EnergyAtpresent,theweldingheatsourceisveryrich,suchasflame,arc,resistance,ultrasonic,friction,suchasinvitro,electronbeam,laserbeams,microwaveandsoon,buttheweldingheatsourceinresearchanddevelopmenthasnotbeenterminate,thedevelopmentofitsnewsummedupinthreeaspects:Thefirstistheimprovementofexistingsourcesofheat,makingitmoreeffective,convenientandaffordable,inthisrespect,electronbeamandlaserbeamweldingofthedevelopmentofmoresignificant;followedbythedevelopmentofbetter,moreefficientsourcesofheat,twoheat第第焊接机器人superimposedinordertoobtaingreaterenergydensity, suchaselectronbeamwelding,suchasaddingalaserbeam;thirdisenergy-savingtechnologies.Asaresultofweldingalotlessenergy,sotherearealotofenergy-savingtargetforthenewtechnologies,suchassolarenergywelding,resistancespotwelding,studweldingmachine,theuseofelectronictechnologytoimprovepowerfactor,suchaswelding.Computer Application In WeldingArcweldingequipment,microcomputercontrolsystem,canweldingcurrent,weldingspeed,arclength,suchasanalysisofanumberofparametersandcontrolofweldingproceduresandparameterstomakechangesindisplayanddataretentioninordertogivetheexactinformationofweldingquality.Atpresent,theestablishmentofacomputeratthecoreofthevariouscontrolsystemsincludingweldingsequencecontrolsystem,PID-conditioningsystems,optimalcontrolandadaptivecontrolsystems.Thesesystemsareinarcwelding,pressureweldingandbrazingweldingdifferentmethodsareapplied.Computersoftwaretechnologyintheweldinghasbeengrowingattention.Atpresent,thecomputersimulationtechniquehasbeenusetoheatprocess,theprocessofweldingmetallurgy,weldingstressanddeformationofthesimulation;databasetechnologyisusedtosetupweldersfile managementdatabase,searchabledatabaseofweldingsymbols,weldingprocedurequalificationdatabase,searchabledatabase,suchasweldingmaterial;inthefieldofwelding,CAD/CAMapplicationdevelopmentphaseisinacontinuousweldingofflexiblemanufacturingsystemshaveemerged.Welding Robots And IntelligentWeldingrobotisweldingoftherevolutionaryadvancesinautomation,itbrokethroughtheautomatedweldingofrigidtraditionalwaytoopenupanewwayofflexibleautomation,weldingrobosmainadvantagesare:thestabilityandimprovetheweldingqualitytoensureuniformityofweldingproducts;increasedproductivity,continuous24-hoursadayproduction;couldbeharmfultothelong-termworkenvironment,improvedworkingconditionsofworkers;reducethetechnicalrequirementsoftheworkerstooperate;canachieveweldingautomationproductsinsmallquantities;flexibleproductionlineforweldingtoprovidethetechnicalfoundation.Inordertoenhancetheautomationoftheweldingprocess,inadditiontocontrolthearcoftheautomatictrackingoftheweldbutalsothequalityofreal-timecontrolofwelding,whichrequirestestingintheweldingprocessofweldinggrooveofthesituation,suchastheweldwidth,penetrationdepthandthebackofweldshapeandsoon,inordertoadjusttheweldingparametersinatimelymannertoensuregoodweldingquality,andthisisintelligentwelding.Intelligentweldingofthefirstfocusofdevelopmentinthevisualsystem,whichisthekeytechnologyisthesensortechnology.Althoughtheintelligenceisstillinitsinfancy,buttherearebroadprospects,isanimportantdirectionofdevelopment.Weldingworksontheexpertsystem,bothathomeandabroadinrecentyearshasbeenmorein-depthstudieshavebeenlaunchedorpreparingtointroducesomeofthecommercializationofexpertsystemforwelding.Weldingexpertsystemisequivalenttotheexpertlevelofknowledgeandexperience,aswellastheabilitytosolvetheproblemofweldingthescopeofspecializedcomputersoftwaresystems.Onthisbasisdevelopedacomputerintegratedweldingqualitymanagementsystemisalsointheweldinghasbeenappliedtoitscontents,includingtheinitialtestoftheproductinformationanddataanalysis,productqualityinspection,supervision,suchassalesofitssoftware,includingdatabases,expertsystemtechnologiessuchasthespecificapplication.To Improve Welding Productivity第第焊接机器人Improveweldingproductivityistopromotethedevelopmentofweldingtechnologyimportantdrivingforce.Waystoincreaseproductivityhastwoaspects:First,istoimprovethedepositionratewelding.Handarcweldingofiron,gravitywelding,weldingandothercraftlie;themulti-wiresubmergedarcwelding,hotwireweldingfallintothiscategory,theresultsareobvious.Forexample,three-wiresubmergedarcwelding,theprocessparameterswere2200AX33V;1400AX40V;1100AXtheuseofsmallercross-sectiongroove,thebackofthe