视觉传感技术在机器人智能化焊接中的研究现状

随着我国《中国制造2025》战略实施,焊接制造领域经过"两化"融合的推动,正朝数字化、信息化、智能化制造转型,进而使焊接制造过程的信息需求量显著增加。围绕上海交通大学智能化焊接与材料精密制造研究所近年来在智能化焊接领域所取得的成果和关键技术应用等展开讨论,内容涉及基于视觉传感的焊接路径自主导引与规划、焊接动态过程液态熔池的智能表征和基于视觉传感的焊接全场高温应变的在线测量及多尺度计算。上述研究成果的工程应用,一定程度上丰富和发展了焊接智能化技术领域的内涵。期望展示的焊接视觉智能化传感研究成果为焊接智能制造的发展抛砖引玉。     

机器人焊接智能化技术与研究现状

自动化焊接和智能化焊接是实现高效焊接制造的重要手段.系统阐述初始焊位视觉导引与识别、焊缝跟踪、熔池视觉计算及焊接成形质量控制策略等焊接智能化领域的关键技术,特别是以视觉技术为先导的焊接路径导引与规划、视觉-电弧复合传感的空间曲线焊缝跟踪以及基于知识模型的焊接过程建模与控制策略等方面的基础研究,拓展了机器人焊接智能化技术的研究方向和应用领域.融合智能化焊接技术的最新研究成果,研制了轮足组合越障智能焊接机器人,同时还在航天、船舶和海洋重工装备等领域开展了系统集成方面的工程应用..     

智能化焊接制造工程的概念与技术

简略叙述了国内外现阶段智能化技术在现代焊接工艺制造领域的应用研究现状。根据先进制造技术的发展趋势,提出“智能化焊接技术”(Intelligentized welding Technology——IWT)和“智能化焊接制造工程”(Intelligentized welding Manufacturing Engineering-IWME)的概念,以系统化焊接自动化、智能化、机器人与柔性焊接等焊接先进制造技术的研究与发展领域,并探讨了焊接智能制造关键技术与发展趋势。     

焊接机器人智能化的发展

计算机技术和智能控制技术的发展推动了焊接机器人控制技术的进步。介绍了焊接机器人的发展过程和应用现状,并在传统的焊接机器人的基础上论述了智能化焊接机器人控制中的热点技术。     

焊接电参数对GTAW熔透状态的影响

针对非熔化极气体保护焊(gas tungsten arc welding, GTAW)过程中因焊接参数波动、热传导条件变化难以实时检测和控制熔透的难题,考虑304不锈钢相变潜热随温度的变化,建立了焊接电参数与熔池相变潜热、背面熔宽间的动态变化数学模型,仿真研究了改变焊接电流、电弧电压对焊缝熔透状态的动态影响规律,预测了恒定电参数下点焊熔透状态发生改变的时间. 采集了同参数焊接过程中表征熔透状态变化的反射激光点阵视频图像,统计计算了实际熔透发生改变的时间. 结果表明,所建立的动态数学模型能够反映焊缝熔透状态随电参数的动态变化过程,且焊接电流对熔透状态的影响更显著;熔透变化预测时间与实测时间一致.     

焊接机器人技术

文中对焊接机器人的应用现状、发展趋势、相关技术进行了概述分析.指出随着焊接机器人的性价比提升和我国向制造强国迈进,焊接机器人在我国的应用将实现跨越式发展;焊接机器人本身将向着开放式、智能化发展;遥控焊接成为一个新的研究热点.     

CO2激光焊接的同轴检测与熔透控制 Ⅰ.熔透状态特性及其同轴检测

对激光深熔焊的熔透状态进行了分类,指出了"仅熔池透"和"适度熔透"的形成条件和焊缝成形特征.建立了一套CO2激光深熔焊熔透状态的同轴检测系统,研究了焊接工艺参数和熔透状态发生变化时等离子体同轴光信号的变化规律.发现在板厚不变的条件下,随热输入的变化,焊接过程由"仅熔池透"达到"适度熔透"时,同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大.     

复杂场景下的焊接智能制造中的信息感知与控制方法

针对机器人自动化焊接设备无法满足复杂焊接场景下的自感知、智能决策以及工艺鲁棒控制等难题，运用人工智能技术模拟经验焊工的观察、知识与行为，实现对焊接制造过程中的多模态信息感知、知识判断与智能化控制等行为功能，提出了智能化机器人焊接关键技术、焊接柔性制造系统的智能建模及其协调控制策略等，形成了焊接智能制造技术与系统的技术构成和理论架构，同时为解决其他材料成形工艺复杂过程的智能制造技术与系统实现提供了可借鉴的科学方法和技术实现途径。     

能源工程焊接机器人的智能化技术

国民经济加速发展需要和综合国力支撑能力提升,使能源工程装备呈现出大型化、系统化和复杂化的显著特点,能源工程装备的工作地点也从陆地向太空、海洋和地下发展.在能源工程装备制造与安装过程中,焊接扮演着非常重要的作用,焊接金属结构件已成为产品制造发展的主要方向,金属结构制造基本实现了以焊代铸,向大型化、成套化、自动化方向的发展已成为时代的主流.新材料(种类和强度级别)不断涌现,因功能需要结构日趋复杂.各种焊接机器人不断涌现,焊接过程及焊接装备智能化特征凸显.智能化设备应有自主的决策能力,能够应付复杂的环境和条件变化.重点介绍无导轨磁吸附球面焊接机器人、复杂空间曲线焊接机器人、海底管道干式高压焊接修复机器人和海洋管道铺设焊接机器人的数字化与智能化.     

CO_2激光焊接的同轴检测与熔透控制I.熔透状态特性及其同轴检测

对激光深熔焊的熔透状态进行了分类 ,指出了“仅熔池透”和“适度熔透”的形成条件和焊缝成形特征。建立了一套CO2 激光深熔焊熔透状态的同轴检测系统 ,研究了焊接工艺参数和熔透状态发生变化时等离子体同轴光信号的变化规律。发现在板厚不变的条件下 ,随热输入的变化 ,焊接过程由“仅熔池透”达到“适度熔透”时 ,同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大。