智能制造与机器人焊接技术的集成与应用

2022-11-26周振宏

世界有色金属 2022年2期

周振宏

（甘肃钢铁职业技术学院，甘肃嘉峪关 735100）

焊接机器人面世之初，由于人工智能技术尚未完全成熟，机器人焊接参数与焊接路径都需结合实际作业需求来展开预先设计，而且在工作时也展现出明显弊端。而随着我国人工智能技术、工业控制技术以及互联网通信技术的日益发展，机器人焊接技术由单一式再现功能转化为智能化传感系统，因此具备了一定的柔性特征。通过科学地开展智能焊接系统设计，可以有效解决焊接机器人的各种技术难题，为机器人焊接技术发展提供重要助力。基于此，本文深度分析智能制造对机器人焊接技术重要支撑，并且提出实际应用策略，供广大相关从业人员参考。

1 焊接机器人发展方向分析

首先，机器人焊接技术对运动轨迹与运动姿态具有一定的精度要求，因此更为巧妙地六轴焊接机器人与七轴焊接机器人与市场发展更为吻合，是焊接机器人的未来发展方向与发展趋势。机器人整体结构正在朝向模块化发展、智能化发展、可重构方向发展，满足制造工作柔性工艺以及各项技术发展需求。其次，焊接过程会受到各种环境因素的限制与影响，而工件结构以及制造工艺也会受到内部不稳定因素以及外界环境的影响与干扰[1]。传统焊接机器人所采用的代入式焊接模式，更类似于盲人式焊接技术，虽然具备良好的稳定性特征，但是灵活性严重不足，与智能制造理念缺乏契合程度，甚至一度与人工智能基础发展渠道背道而驰。而新时代背景下，焊接机器人不仅需要具备视觉传感功能。还需具备多角度、全方位的感知能力，并且将各种感官融入到系统当中，这样才可以有效确保机械机器人智能化发展、自动化发展。在整个焊接工作环节，精准把控掌握自身定位，确保运动轨迹与运动姿态符合高精度工艺标准要求。最后，随着国内各个制造企业数字化发展、智能化发展、信息化发展深度融合，焊接机器人可以合理纳入到智能设备管理系统当中。不仅如此，在人工智能技术日益发展的背景下，还可以对机械人展开群体控制，使焊接机器人通过感知完成操作步骤学习，这也是焊接机器人的未来发展方向之一[2]。

2 智能制造对机器人焊接技术的重要支撑

结合目前形势分析，国内现阶段开展的智能制造研究工作是建立在人工智能系统的基础上。通常而言，人工智能设备应当具备独立的智力集成与知识集成，在开展制造工作时，合理运用各种知识解决实际问题，以此提升人工智能设备的计算能力与制造能力。与此同时，在智能制造环节，主要由智能制造系统以及智能制造技术两大技术体系构成，在系统当中，焊接机器人需要一个长期的发展过程，并且对知识库当中的内容加以完善。同时确保人工智能设备具有一定的自主学习能力，可以对周围数据展开细致分析与精准采集，确保焊接机器人行为与规划范围高度吻合。需要注意的是，在智能制造环节，机器人焊接体系着重体现在系统网络化发展、工作效率提升、生命周期管理工作等方面，在系统运营环节需要配备完善的技术支持与生产制造体系，确保整体制造质量与制造效率[3]。

3 焊接机器人的集成

随着现代化科学技术的日益发展，焊接机器人也迎来了广阔的空间与发展前景。在人工智能技术日益成熟的背景下，市场上也出现了各式各样的焊接机器人类型，国内焊接机器人主要以电焊、激光焊两种焊接机器人为主。首先在焊接环节对焊接机器人的灵敏度与感应能力有着极高要求，因此在开展机器人设计环节，需要确保选用轻量化运作方式，并且保证机器人类型符合未来发展趋势。需要在机器人研发环节开展模式化方式与科重构方式完成研发[4]。其次，在开展焊接工作时，焊接机器人容易受到内部不稳定因素以及外界环境的影响，因此在机器人开展焊接工作时，需要合理控制机器人工作轨迹与工作形态变形这一问题。最后，随着国内科技的日益发展，信息技术与移动互联网也逐渐完成了普及，在改变大众日常生活日常工作的同时，也产生大量的网络数据信息，因此焊接机器人需要具备信息采集功能，这样可以促进焊接机器人成为人工智能产物，因此就需要在系统当中安装通信技术配合专业的电子传感器，充分发挥焊接机器人优势，保证整个焊接工作不出纰漏，同时可以适应技术发展需求以及市场发展需求[5]。

4 智能制造在机器人焊接技术当中的合理应用

在焊接机器人发展环节与人工智能技术有机融合，就形成了稳定的控制论。主要体现在传感器技术应用以及现代化信息技术应用环节。因此，人工智能机器人在焊接工作当中科学应用，可以满足焊接工作多元化需求，在不同类型、不同层次、不同位置上展开焊接工作，有效解决各种空间复杂性焊接问题、解决各种高难度焊接工作难题，通过复杂反转的技术过程可以实现多层次焊接，提升整体焊接质量，同时可以有效避免各种操作失误与违规操作所带来的技术问题与人为影响。

4.1 构建稳定的控制系统

在焊接机器人的控制系统当中，主要由人机界面系统机器人移动外轴系统PLC系统工具，定位轴系统等核心构件组成。因此对于电路控制工作而言，在实际应用环境主要应用于工业通信领域当中，在运行环节需要借助各种可靠的系统类型，确保主控制器可以处于正常运转状态。其中Prc系统装置可以对机器人移动展开科学控制。而在人机界面，主要为在开展产品选择时，将众多参数以及数据信息传输到主机系统当中。最后，整个系统将控制系统作为核心，在未来技术研发以及技术升级环节，就需要对控制系统展开有效提升，进而确保机器人焊接技术可以实现创新发展[6]。

4.2 提升复杂曲面焊接效率

针对复杂曲面开展焊接工作是指焊接机器人在实际应用环节运用离线编程技术以及冷狐焊接技术应对复杂曲面的焊接工作，并且将两种技术合二为一。在冲击式工作模式下，对这种制造技术展开必要的创新，结合国内设备研究工作分析，在设备使用环节，往往可以借助自动焊接水斗等技术来提焊接水平，确保整体焊接质量与焊接效率。可以在大面积加工制造环节有效降低人力资源成本投入。而在数控技术加工应用环节，可以有效对整块不锈钢材料实现智能加工，使焊接机器人开着智能化推焊水抖处理，确保整个数控加工环节精准无误，并且可以适当开展抛光处理以及铲模处理[7]。

4.3 提升异形曲面定量堆焊效率

在现阶段的研究工作当中针对异形曲面儿开展的堆焊技术，是整个焊接机器人技术的应用难题。因此相关人员应当积极引入智能制造技术，提升相关产品性能，并且有效降低技术成本投入。这也是在开展部分水电产品生产环节所生成的特殊要求，因此需要在加工环节确保表面具备一定的耐腐蚀功能与耐磨功能，在普通材料加工环节，尽可能选用较厚板材的材料，同时在指定区域内展开大幅度曲面焊接工作。一旦遇到异性曲面都需要开展堆焊处理，这也是针对异性曲面开展焊接工作的特殊性质，可以合理应对异性曲面焊接工作，可以显著发挥焊接机器人技术智能化发展优势。结合目前市场情况分析，通过提升异形曲面定量对焊效率，可以起到良好的产品效果，因此为保证焊接机器人智能化发展，需要积极引入智能制造技术，加强焊接处理工作效率。

5 机器人焊接技术制造领域的应用现状

首先，在工程机械行业当中，随着智能化技术的日益发展，机器人焊接技术在工程机械领域当中的应用频率与应用空间明显提升。在挖掘机制造、起重机制造、装载机制造环节都应用了大量的机器人焊接技术，而且凭借机器人焊接效率较高、焊接质量较好等优势，在工程机械领域当中的应用比例明显提升。机器人焊接技术的作用与优势也日渐凸显出来。其次，在汽车制造环节，也会应用各式各样的智能化机器人，而机器人焊接技术就在其中占据较大比例，结合目前形势分析，由于机器人机械技术的大量应用，使得汽车制造行业逐渐实现了自动化发展、智能化发展。具体而言，机器人焊接技术主要在汽车底盘制造、汽车座椅制造、汽车车身制造以及汽车零部件制造环节发挥作用，使得汽车制造行业也逐渐从密集型产业向技术型产业发展。最后，虽然在船舶制造领域当中，我国机器人焊接技术应用时间较短，但还是在船舶制造工业领域发挥特定作用，使得产业链更加完善。在船舶制造行业当中，机器人焊接技术拥有超强的技术覆盖范围，且工艺相对复杂，因此在船舶制造工业领域应用机器人还需相关人员在应用环节展开反复实践，为焊接技术发展与船舶制造行业发展提供助力，科学开展技术创新与技术优化，保证机器人制造技术可以在船舶制造领域拥有更加亮眼的表现。

6 智能化机器人焊接技术类型

6.1 自动规划技术

机器人焊接技术是计算机技术智能化发展的重要体现，传统焊接技术难以满足社会发展的实际需求，相较于传统机器人焊接技术，智能化焊接机器人技术拥有明显的技术优势。例如：在智能机器人焊接环节，机器人关节更为灵活，可以显著提升焊接的灵活度与柔韧性。在视觉信息当中，机器人焊接技术可以完成焊缝信息获取以及视觉传感获取配备高效传感器。与此同时，焊接编程技术也是我国智能化机器人自主研发的技术类型，可以结合具体的焊接工作展开全面修正，在焊接系统当中展开技术操作，具备完整的系统证明方法操控智能弧焊机器人。

6.2 柔韧焊接技术

智能化技术的引入，使机器人焊接技术的柔韧性明显提升，可以显著提升整个机器人设施的协调性与稳定性。在提升环节可以使各个部分代理工作更加协调，提升焊接工作柔韧，以一种自然而然的方式来提升机器人焊接技术应用空间与应用效率，确保智能化机器人适用于各种工作环境与应用领域。柔韧制造技术目前已经被广泛应用于汽车制造领域，并且取得良好成效，为汽车制造行业发展带来了重要助力。在智能化机器人应用方面，机器人可以通过实时监控来完成各种复杂工作，有效减少人力资源的使用频率，在保证工作效率的同时，也保证了焊接质量，为企业在人力配置方面提供重要支持节省人力资源投入，确保企业经济效益最大化。

6.3 焊缝跟踪技术

在机器人焊接技术智能化发展环节，经常会受到各种恶劣天气以及恶劣生产环境的影响，例如高温天气或者加工误差，就会导致实际焊接期限明显延长、焊接质量与焊接效率也会受此影响。焊接技术需要结合焊接环境的转变而发转变，减少焊接误差。若智能化机器人无法接收到环境信息的影响，则无法有效缓解环境对焊接工作所带来的限制与影响。因此，为保证焊缝误差可以达到可控范围，需要对焊接参数与焊接路径展开科学调整，以此提升焊接质量焊缝跟踪技术。主要配合智能化管控理论与传感器技术，传感器技术又以光合传感器、电弧传感器两大类型为主，其中电荷传感器可以直接作用于焊缝位置，具有应用成本较低、成效较好的优势，符合技术性发展原则，并且可以应用于各种场合；而电弧传感器的应用原则则是利用距离变化来展开参数调整从而减少焊接误差。

6.4 焊缝跟踪技术与导线技术

在智能化机器人开展焊接工作时，对机器人运动轨迹展开科学设定，是整个焊接工作顺利开展的重要保证。为此，通过焊缝跟踪技术与导线技术可以显著提升智能机器人的适应能力。简而言之，就是通过输入口令来帮助传感器收集信息，使机器人设备结合工作环境做出修正行为，在预设位置展开焊缝连接，显著提升智能机器人焊接效率，导线技术对于智能化机器人发展具有重要的引领作用，可以分析焊线大小以及焊接结构，针对在焊接环节出现的各种问题，机器人也可以结合具体情况来展开科学调整，使整个焊接工作更加规范、更加精准，而这也是未来机器人重要的发展方向。为保证智能化机器人可以适用于各种工作程序与工作环境，相关人员应当积极引进焊缝跟踪技术与导线技术，提升整体机器人焊接水平。