工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术研究

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇工程机械典型接头的弧焊机器人焊接技术研究范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：本文阐述了工程机械结构的特征与焊接技术，分析弧焊机器人系统的构成与焊缝起始点寻位及电弧传感焊缝跟踪技术，焊接机器人利用弧焊电源的技术要点。对我国焊接机器人技术的发展趋势进行归纳，其中包括智能化技术、虚拟现实技术等有关方向。

关键词：工程机械；焊接机器人；技术研究

一、引言

对于任何一个制造业企业来说，如果要强化企业产品的市场竞争能力，实现生产效率的提升，确保在焊接阶段平稳性及焊接质量以及降低企业一线工人的劳动强度，改善生产作业环境已经变成制造业企业的发展需求。通过大量实践证明，结合工程机械结构的特点，采用弧焊机器人实施焊接产品的生产制造是解决上述问题的有效实现途径。

（一）工程机械焊接结构特征与技术。（1）结构特征。工程机械结构组成主要有：薄板件（板厚为2～4mm） 、 中板件（板厚为7～21mm）、厚板件（板厚在20mm以上） 。一般情况下结构件通过板材拼焊组成，箱形结构是主要结构件，上部位焊接一些附件，主要有机座铸钢件，结构相对而言比较复杂，焊缝密集。

工程机械结构件有大量的斜角焊缝，常规下只检测焊缝的外观水平，但对于一些比较关键的受力结构件则也必须行磁粉探伤或是超声波探伤，各自检测其表面裂纹及焊缝内部缺陷。

（二）焊接技术。我国工程机械焊接结构件生产中，应用的主要板材有Q235、Q345、Q390，板厚一般选择大于6mm中板件。现阶段应用最为广泛的焊接技术为埋弧自动焊和CO2/MAG气体保护焊。前者，在技术领域拥有熔深大、速度快、无弧光烟尘的优势。气体保护焊技术与埋弧自动焊一样，也具备电流密度大、熔深大的优势，而在焊接速度方面要逊色前者，速度为手工电弧焊的二倍左右，后者能够达到六倍。但是即便如此，气体保护焊技术所需辅助时间更少，尤其是利用Ar混合气体，所产生的熔渣很少，也缩减了清理时间，整体来看工作效率仍可让人满意[1]。

二、弧焊机器人系统

（一）始端寻位。寻位装置中的线包，能够形成数十V电压，而寻位的推动力就是利用焊丝接触工件造成一瞬的短路。换言之，弧焊机器人系统察觉现实工件焊缝这个点的空间三维坐标，利用这类办法，弧焊机器人系统进而检测出许多点后，再按照这些点测算出偏差值，通过该偏差值修改成最开始的示教焊缝的位置数据，最终获得实践中的焊缝起始点位置，如图1所示。值得注意的是，焊缝起始点应当实施进行2次以上的寻位，且以此产生数据矩阵。焊接时机器人自动计算这个起始点矩阵相对TCP，从而让焊枪达到现实焊缝起始点。

（二）清枪装置。清枪的主要功能有：（1）附带传感性能，在程序实施阶段，剪去多余的焊丝，从而让电嘴焊丝伸至相对的长度，确保传感状态的精准性。（2）焊接程序在执行前期，可对焊枪实施清理，具体流程，利用气动旋刀之前残留在喷嘴中的飞溅进行清除，之后再喷入防飞溅的硅油。

（三）传感技术。近些年来，随着现代化进程的不断发展，传感器技术已经不再只是单纯的以信号变换元件存在，如今很多传感器的内部都拥有能够对信号实施特定处理的功能。尤其在制造业中，弧焊机器人智能传感技术更是显示出了十分突出的作用。由于电弧传感技术是通过焊接电弧直接获取焊缝部位的偏差信号，因此实效性更为出现，并且不用在焊枪上附带辅助装置，焊枪行为的灵活性好，特别是符合一些中小企业对于焊接低成本自动化的标准要求。

电弧传感的主要原理是通过焊炬和工件距离之间的改变从而产生的焊接参数，最终监测焊炬的高度及其它偏差。电弧传感技术主要包括在三种传感器上：并列双丝电弧传感器、摆动电弧传感器、旋转式扫描电弧传感器[2]。而旋转电弧传感器相较于前两种在对偏差进行监测的过程中具有更好的灵敏性，能够强化控制性能，如今已经普遍得到了国内外焊接专业与技术人员的认可。

（四）跟踪技术。在传统的模糊控制技术基础上，如今研制出了部分高性能模糊控制器。随着模糊数学与神经网络的产生，并且把这项研究应用到焊接这个非线性系统中，使焊缝跟踪技术迈向了进崭新的时代，即智能焊缝跟踪时代。因为焊接属于充满了时变、多因素以及非线形的复杂系统，无论是弧光、电压浮动、技术以及工件的变形状态都会对其产生一定干扰，致使传统的控制系统无法达到焊缝精确跟踪。而人工神经网络能顾让机器人完成一系列诸如学习、记忆、联想的功能，由于人工神经网络所通过的为并行处理方式，分布式的信息存储，具备信息存储量大、容错性强等优势，从自动化的角度来说很适合焊缝跟踪中的视觉模式识别和跟踪智能控制。

结语：综上所述，节能与可靠一直以来都是人们对未来工程机械发展的趋势展望，当前许多工程机械产品已经实现升级换新，内部结构件的焊接技术也有了显著的加强。通过对机器人自动焊技术应用于工程机械结构件的焊接进行分析后得知，该技术能够保证企业的产品质量与生产效率，为我国整体工业制造水平的提升做出了良好的技术铺垫。

参考文献：

[1]毛鹏军，黄石生，薛家祥.弧焊机器人焊缝跟踪系统研究现状及发展趋势[J].电焊机，2012，18（07）：159-160.

[2]毛鹏军，黄石生，李阳.焊接机器人技术发展的回顾与展望[J].焊接， 2013，11（06）：185.