工业机器人在焊接生产中的应用

概况和发展趋势首批焊接机器人是美国 UNIMATION 公司在60年代中期设计制造的。最初是运用于汽车制造业。根据1985～1986年《AMERICANMACHINIST》、《MASCHI NENMARKT》,《INDUSTRIA ROBI》等杂志的资料介绍,西欧国家使用工业机器人总数中焊接机器人所占比例如下:西德—55%、意大利—45%、法国—40%、芬兰—40%、英国—30%、瑞典—20%。统计资料袭明:1981～1985年间在发达资本主义国家生产中焊接机器人数量平均每年增长33%。美国焊接机器人增长情况如图:     

基于机器人焊接的视觉传感系统研究综述

综述了焊接机器人传感系统的研究现状，比较了目前常用的焊接机器人传感技术，重点分析了被动视觉技术和基于激光三角测量原理的主动视觉技术在焊接中的应用，并给出了国内外的开发实例。     

基于机器人的曲线焊接系统

针对曲线结构工件的人工焊接效率低、焊接质量不稳定、人工劳动强度大等问题,基于机器人设计出一种高效率和高精度的焊接系统。本系统采用机器人与PLC联合控制变位机的翻转和回转,使待焊工件的焊缝始终处于平焊或船形焊位置,利用触摸屏设置翻转速度和显示整个控制系统的工作状态,通过机器人与焊机的通讯及机器人在线示教编程,实现曲线结构工件的自动化焊接。为了保证焊接质量,采用接触传感和电弧传感功能精确寻位和实时修正示教轨迹。经实际应用表明,系统运行良好,达到了预期设计目标。     

遥操作焊接机器人焊接信息采集系统研究

对于危险环境遥操作焊接机器人的监视而言,除了采用虚拟现实技术创建的、增强人机交互能力的3D虚拟工作环境之外,实际焊接过程信息的采集也是非常重要的。遥操作焊接机器人焊接信息采集系统使用数据采集模块采集焊接电压、电流。以Qt作为开发工具,使用C++语言完成了机器人焊接信息系统软件开发,主要功能包括焊接电压、电流的采集与绘制波形图,以及通过摄像机捕捉焊接现场画面并展示给操作人员。该系统具有跨平台特性优良、安全性能高等优点。焊接试验表明,开发的焊接信息采集系统能够满足机器人遥操作焊接应用的需要。     

点焊机器人焊接系统

本文介绍用于点焊机器人的焊接系统的基本硬件结构,工作原理及系统的主要功能和特点。     

焊接机器人视觉系统

通过对电弧和熔池表面的谱线分析和对比,提出可能的近弧区图像观察窗口。确定了Ar弧焊及CO_2气体保护焊在低碳钢母材上的相应观察窗口,由此开发出焊接机器人视觉系统,并在汽车后桥上得到应用。     

基于计算机视觉系统的机器人焊接路径修正研究

对于机器人焊接视觉系统,由于零件的公差配合和焊接热作用,会导致焊接过程中焊头发生微小变化,所以要进行轨迹修正。系统将摄像头安装在机器人焊接臂上,工作前将系统进行校准,然后根据采集到的焊缝形状和位置图像,建立焊缝的3D模型。根据立体视觉算法对焊接轨迹进行编程,然后焊接。系统用标准的工业焊接机器人和CMOS相机进行了试验,焊缝最大偏差轨迹为0.7 mm,平均偏差为0.23 mm。     

基于PMAC的开放式弧焊机器人系统接口设计

以DC400为例,介绍了传统焊接电源的焊接参数和焊接状态量的改进方法,采用霍尔元件设计了监控焊接机器人关节极限位置的方法,以实现焊接参数的数字给定和焊接状态量的自动控制和状态监控.介绍了PMAC与上位机软件的接口方法,给出了通信过程中关键的函数和使用方法,实现了两者间的数据通信.试验结果表明,提出的接口设计可以较好地实现焊接机器人系统的集成.     

遥控弧焊机器人系统

研制了一个六自由度主动操纵手，立体电视监视系统和计算机控制系统，与ＰＵＭＡ机器人组成主从式遥控弧焊机器人系统，分析了连续焊缝弧焊的运动特征，着重研究了主从式遥迭弧焊的操纵控制方式和手眼协调性问题。试验结果表明，传统的主从遥控操纵方式难以达到满意的轨迹精度；手眼形式能显著地提高操纵效率，有利于提高轨迹精度和焊接速度；采用焊接速度计算机自动控制与主从遥控操纵相配合的中显著地改善操纵的平稳性，从而显著地     

焊接机器人自动跟踪系统研究

研究开发了一种光纤式激光焊缝跟踪系统,介绍了该系统的结构组成及工作原理,对焊缝自动跟踪的系统定位、实时跟踪算法、抗弧光干扰等关键技术问题进行了深入探讨.该系统在管道预制焊接机器人的工艺试验表明,系统自动跟踪焊缝稳定性好、精度高,可满足焊接机器人全自动焊作业需求.     

基于VC＋＋的弧焊机器人离线编程系统设计

针对MOTOMAN-UP系列机器人,在PC机的Windows平台上利用VC++开发了弧焊机器人离线编程系统.介绍了该系统的组成、功能及其设计方法.该系统能对任意马鞍形工件规划出焊枪的运动路径与姿态,且按比例同步显示工件;集成了机器人通信模块和运动学仿真模块,并自动导入工件,不仅能单步生成作业指令,而且可自动生成作业文件;采用OpenGL技术建立三维工件模型,实现工件的显示、旋转、缩放等功能.通过以太网,对PC机中的作业程序和机器人控制器中的作业程序进行相互传输,实现了弧焊机器人的离线编程及远程控制.     

VC++串口通信在水下焊接远程控制中的应用

介绍了一种基于串口通信的水下焊接远程控制应用的方案,采用VC 编程实现串口通信(SPC),用于远程控制水下焊接焊前的焊缝对中以及焊接过程中的焊缝跟踪。试验表明,该方案实际可行,完全能够满足实际工程的需要。     

基于Internet的弧焊机器人远程运动仿真与控制

首先采用MATIAB建立了弧焊机器人工作空间场景模型，基于Internet实现了机器人的远程运动仿真。在仿真的基础上，采用CORBA-CGI方式实现了弧焊机器人的Internet远程控制。仿真和控制试验结果表明，设计的机器人远程运动控制方案是可行的，它有效地克服了网络时延的问题。为基于Internet的机器人远程运动控制奠定了基础。     

基于VC++的双头摩擦焊机测控系统的研究

根据双头摩擦焊机焊接过程质量控制的需要,研究了一套高采样精度的双头摩擦焊机测控系统.系统在Visual C++开发环境下编程.采用多媒体定时器控制采样精度,减小了由于Windows普通定时器定时精度差给系统造成的焊接缩短量和焊接时间等控制参数的测量误差.数据统计分析表明,系统采样精度高达1 ms,可保证两侧相对转速误差小于3.5 r/min、相对缩短量误差在0.1-0.5 mm以内.该系统采用模块化设计结构.包括数据采集、串口通信、绘制趋势曲线、焊接数据实时显示、动画演示焊接过程等功能模块.实际生产及试验表明,该测控系统控制精度高,运行高效、稳定.     

逆变弧焊电源的远程监控系统研究

随着焊接生产自动化和逆变弧焊电源的规模化使用,使得逆变弧焊电源维修和保养越来越困难,采用焊接电源的远程网络监控将能很大程度上缓解这种现状.在此对基于Internet的逆变弧焊电源的远程监控系统进行了研究,设计了基于嵌入式Internet的远程监控系统,并结合逆变弧焊电源进行远程监控实验.实验证明,该系统可以对逆变弧焊电源的焊接参数进行远程设置,也可以远程检测逆变弧焊电源的工作状态.     

弧焊机器人柔性再制造系统

建立了一个弧焊机器人柔性再制造系统,该系统由测量、建模和离线编程三个子系统组成,可以自动获取废旧零件的表面信息,建立再制造模型,并生成焊接再制造程序,完成废旧零件的再制造过程.介绍了系统的硬件结构和各个子系统的工作原理.系统适用于缺损表面为二次曲面的工件,对不同缺损程度的工件的再制造可以自动进行.对某车辆的扭力轴进行了试验验证,结果表明该系统是可行的.