焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术分析

靳小龙 1 李成浩 2

新疆特变电工集团有限公司昌吉电气分公司 新疆昌吉 831100

摘要：在科技不断发展与进步中，机械制造也得到了发展，而焊接机器人也是在这一背景下诞生的。由于焊接机器人的出现与应用，除了节省了人力资源，更重要的在于改变了原本的焊接方式，所生产出来的零件拥有较强耐用性。基于此，文章就针对焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术进行研究，探讨焊接机器人应用现状，详细分析焊接机器人在应用过程中涉及的技术，展望焊接机器人未来发展前景。

关键词：焊接机器人；焊接技术；关键技术

1.焊接机器人主要组成

焊接机器人系统是由FANUCM－10iD/8L(2032mm）型焊接机器人、机器人控制器、示教盒、焊接系统、外部传感器、清枪剪丝站、电气控制及按钮站等部分组成，如图1所示。教盒用于机器人编写示教程序、显示机器人工作状态，运行或试运行示教程序。示教盒设有丰富的键盘系统，便于进行机器人运动控制和编写程序。

2.焊接机器人主要功能

2．1焊缝寻位功能

焊缝寻位是指根据焊缝的实际位置与示教位置的偏差判断出焊缝起始点。机器人的绝对位置编码器能够实时记忆TCP的空间位置，当机器人按设定的程序将带电焊丝接触工件时，焊丝和工件之间产生电压降，机器人控制系统收此信号时，通过比较实际位置与示教时的位置参数，进行数据修正，得到合适的焊接轨迹，此功能可通过1～2个接触点确定焊缝起始位置。也可以通过1D、2D、3D和3D旋转等模式根据工件误差程度的不同选择需要的寻位模式。焊缝寻位时机器人的寻位速度一般设置为20～50mm/s，每条焊缝完整的寻位过程依据工件复杂程度不同需要8～12s不等^[1]。

2.2防碰撞功能

机器人焊枪与外部物体相碰撞时可自动折回，保护焊枪和机器人本体。其中专家数据库通过在程序中设定必要的焊接条件，系统可自动完成排焊道和相应焊接参数调整。

2.3控制系统

焊接机器人电气控制系统采用机器人控制柜的I/O端口对设备控制，包括对机器手臂、焊接电源、送丝机构、变位机等控制；还包括压缩气体压力和保护气体压力的检测、控制工作站的启停等操作。控制柜内的继电器、按钮、光电开关、按钮开关、气动元件，以及连接气管等均为国际知名品牌的产品；控制柜内部具有良好的密封性能，并保证在－15℃～45℃范围内正常工作。焊接机器人工作站配有按钮站，通过按钮站上的启动、停止等开关能够实现设备的运转和停止，也可以利用示教器来完成。

3.焊接机器人在应用过程中涉及的技术

3.1传感技术

在焊接机器人中，传感技术的应用是非常重要的，除了能够在焊接点上能够做好更加精细的处理以外，也会使得整个生产线不会发生偏差，有效提升自动化技术的整体质量，保障焊接工作的质量，如果想要完成焊接工作的优化，那么就应当合理应用各种传感器。研究人员通过该环境对传感器本身的特性和应用的流程，促使传感器在分析以及对信息技术进行归纳时应当拥有更高质量，这对我国制造行业而言，可以通过利用这一点在技术上取得进一步的突破^[2]。

3.2仿真模拟技术

利用焊接机器人进行相关焊接工作时，相关工作人员利用先进的技术时，还需要使用焊枪轨迹模拟方法寻找到更为准确的焊接初始点。利用这一技术，机器人在实际工作过程中拥有非常高的智能化特点，能够准确将障碍物与焊缝识别出来，如此在焊接工作上会拥有非常高的质量。根据焊接工作的具体情况来看，最为重要的便是所使用的技术需要突破原本的核心要点，使得所有相关工作在不断展开过程中能够拥有更高的效率，促使看起来十分复杂的工作能够得以顺利展开，从而高质量、高效率的完成焊接工作，有利于焊接行业未来发展[3]。所以，仿真模拟技术在焊接机器人中是非常重要的，充分利用此项技术，发挥其本身的作用。

3.3焊缝识别技术

对焊接机器人在正式执行相关任务前，应当对焊接的目标、形态以及构造等方面进行分析，以便准确找到与识别出焊缝所处的位置，如此便能够有效提升焊接技术本身的质量。如果想要让机器人在工作上具有更高的质量，那么技术人员要在焊接机器人实际运行时寻找到所有焊接点，以便将其后续工作的实施路径更为精准地计算出来，促使焊接工作能够得以更好展开。根据目前情况来看，当下我国所使用的焊接机器人是不能实现对焊缝的精准定位，还是工作人员通过肉眼对焊缝进行观察，如此则造成很多焊缝无法在焊接过程中让其保持完整性，造成焊接工作本身质量并不高，这便无法提高焊接机器人在焊缝寻找上的精确度。由此能够看出来，焊缝识别技术在未来还有很长的道路需要走，相关研究人员应当加强在此方面上的研究，促使焊缝识别技术能够在焊接机器人上充分发挥自身的作用。

3.4遥控焊接技术

将遥控焊接技术应用于焊接机器人中，能够促使其拥有更加丰富的功能，也有利于焊接机器人的发展。根据遥控焊接技术的工作情况来看，核心内涵是通过先进远程操作技术下达指令，让机器人做好相关工作。根据我国发展历程来看，即便认识到该技术本身所拥有的价值，但因为技术方面的制约，机器人只能够完成非常简单的指令，所以在遥控技术方面我国发展不够成熟，还具有巨大的发展空间。并且，越来越多的实验室或是车间在具体工作执行过程中常常将生产线与控制工作两者分开展开。因此，科研人员应当在工作层面上有很的提升，如此才能够促使技术得到更好的研究与应用，充分发挥机器人本身所具有的价值，在焊接工作展开过程中具有更高的效率。另外，通过遥控焊接技术还能够实现远程操控，这在一定程度上解决了空间对焊接工作的限制。

4.焊接效果及生产节拍分析

4.1焊缝的检验

焊接完成后每道焊缝都需进行检测，焊缝质量等级全熔透三级，实际生产中常出现焊接缺陷包含以下几种：表面气孔、咬边及未焊透等。机器人焊接焊缝过程中，飞溅明显减小，焊缝表面光滑，成型均匀，不存在咬边等缺陷，有效地提高了焊缝质量^[3]。

4.2二保焊接生产节拍计算

在巷道底板焊接过程中，每种20个工件的加工时间不定期随机抽查，然后精确计算后平均到每个工件的生产时间巷道底板焊接过程中，机器人焊接效率是手工二保焊的2．25倍，由此可见机器人焊接技术应用在巷道底板生产中可以提高生产效率，提高产品质量，并且机器人焊接还可以实现18h连续作业。

4.3使用效果

在焊接巷道底板过程中，提高焊接质量，并提高了焊接质量的一致性，机器人焊接对操作工人技术的依赖性小，重复精度高，因此焊接质量和质量一致性均显著提高。劳动生产率高，劳动环境较好。机器人可连续，不断进行焊接，机器人焊接时，操作人员只需装卸工件，可远离焊接弧光、烟雾和飞溅等，工作环境显著改善，劳动强度也显著降低。

5.结束语

根据上述内容能够了解到，在使用焊接机器人时除了会促进焊接领域的发展，还会使得在做相关执行任务时拥有更高效率，降低相关工作人员在工作上承担的压力。因此，焊接机器人是我国在未来的重要发展趋势，也是历史发展的趋势。然而，这一技术本身拥有非常高的综合性，通过利用各个方面技术便可以充分发挥出其自身的作用。因此，对于我国科研人员来说还有很长的道路需要走，应当对此方面的问题展开更深层次的研究，根据目前机器人的操控技术和社会的具体需求，可以使用更为先进的技术，有效解决机器人在实际应用过程中有可能发生的问题，从而有效提升焊接质量。

6.参考文献

[1]麻鹏.焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术研究[J].中国科技投资，2019（11）：214.

[2]桂万杰.焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术探究[J].湖南农机，2018，45（4）：119.

[3]崔时军.浅谈焊接机器人在汽车制造业中的技术应用及发展态势[J].消费电子，2014（12）：136.