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浅谈焊接机器人焊缝跟踪技术的发展状况及趋势

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浅谈焊接机器人焊缝跟踪技术的发展状况及趋势

发布日期:2017-08-09 作者: 点击:

焊接机器人系统

焊缝跟踪作为一门综合性应用技术,具有多学科交叉融合的特点,包括电子技术、计算机、焊接、结构、材料、流体、光学、电磁等学科,国内外众多研究工作者投入到这一领域进行研究,从示教型焊接机器人到程序控制焊接系统,再到移动式自动焊缝跟踪技术,焊接自动化的每一次进步都显著提高了生产效率。焊接技术的自动化、柔性化与智能化是未来焊接技术发展的必然趋势。

焊缝跟踪传感器的发展状况 

传感器是焊缝自动跟踪系统的关键部分。其作用是精确检测出焊缝的位置和形状信息并转化为电信号。控制系统才能对信号进行处理,并根据检测结果控制自动调节机构调整焊枪位置,从而实现焊缝自动跟踪。 

弧焊用传感器一般可分为直接电弧式、接触式和非接触式三大类。按工作原理可分为机械、机电、电磁、电容、射流、超声、红外、光电、激光、视觉、电弧、光谱及光纤式等。以下是几种常见的焊缝跟踪传感器: 

接触式传感器是最早使用的传感器,其特点为不受电弧干扰、工作可靠、成本低,曾在生产中得到广泛应用,但由于跟踪精度不高、磨损大、易变形,不适用于高速焊接,目前正在被其他传感方法取代。

声学传感器尤其是超声波传感器结构简单、精度高、价格便宜。超声波传感器由超声波发生及接收装置组成。

电弧传感器的工作原理是在焊接过程中,当焊枪与工件之间的相对位置发生变化时,会引起电弧电压和电流的变化,这些变化都可以作为特征信号被提取出来实现焊枪高低和左右两个方向的跟踪控制。 

但焊枪的摆动或旋转机构比较复杂,电弧各参数间耦合性很强,实际得到的波形未达到预期的效果,故需要对所得的数据进行滤波,并根据大量的经验来确定控制量。对于无对称侧壁或根本无侧壁的接头形式,现有的传感器则不能识别。 

光电传感器精度高、再现性好,可以实现对坡口形状、宽度和截面的检测和焊缝跟踪,为焊接参数的自适应控制提供依据。光电传感器又可以分为基于分立光电元件的单点式光电传感器和能够获得坡口图像信息的视觉传感器。 

智能控制方法在焊缝跟踪中的发展应用状况 

现代智能控制就是主要利用人的操作经验、知识和推理规则,同时利用控制系统所提供的某些信息得出相应的控制动作,以达到预期控制目的的一种控制方法。在焊缝跟踪系统中, 发展应用状况如下:

模糊控制方法在焊缝跟踪中的发展应用状况 

模糊控制是吸收了人的思维具有模糊性的特点,使用模糊数学中的隶属函数、模糊关系、模糊推理和决策等工具得出控制动作。模糊控制最突出的优点是无需建立控制系统的数学模型,其控制决策表和控制规则是根据经验预先总结出来的。根据控制规则,误差及误差变换率的模糊子集产生控制决策表,通过决策表的直接查询,可得到每一时刻应施于控制系统的控制动作,从而达到实时控制的目的。在模糊控制中,需要建立模糊控制规则表,一般通过总结实际控制经验并经过模糊推理得到。 

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