机器人焊接方法在钢结构上的应用

2020/5/6 10:19:10admin2

   友仪机电在从事工业机器人维修时发现,机器人焊接技术的核心是信息技术,是融合人的感官信息(焊接过程视觉、听觉、触觉),经验知识(熔池行为、电弧声音、焊缝外观),推理判断(焊接经验知识学习、推理与决策)、焊接过程控制以及工艺各方面专门知识的交叉学科。突破机器人焊接智能化关键技术,是机器人智能焊接技术在钢结构领域应用的迫切需要。国内外各研究机构及钢结构企业针对机器人智能化焊接技术应用难题,开展了大量研究工作,主要集中在钢结构机器人焊接数据库、焊缝跟踪技术研究等方面。

一、钢结构机器人焊接数据库

   数据库是钢结构机器人焊接的核心,包括轨迹规划、焊枪位姿、焊接电流、电弧电压、焊接速度等多个焊接参数。由于钢结构构件为非标构件,接头形式复杂,材料种类、规格繁多,且装配间隙及坡口角度偏差大,为满足准确编程的要求,需要基于实际装配间隙和坡口角度建立焊接数据库,可见适用于钢结构机器人焊接的数据库规模十分庞大。

   焊接轨迹规划是机器人焊接数据库的重要部分。由于现阶段的焊接机器人主要为示教编程型,后续焊道的起始位置和路径受到前道焊缝形状参数的影响,理论上前道焊缝焊接前无法示教后续焊缝。分段示教是最为常用的解决方式,即前道焊缝焊接完成后,根据焊缝实际成形情况对下一道焊缝示教编程,该方法最有利于保证焊缝质量,但其编程及辅助时间过长,严重降低焊接效率。因此围绕如何建模预测焊缝尺寸形状并据此规划焊接轨迹开展了大量的研究工作。

二、钢结构机器人智能化焊接技术的发展趋势

   随着钢结构用钢量的持续增加和人工成本的不断攀升,开展机器人智能化焊接技术在钢结构领域的研发和应用已成为共识,许多钢结构制造施工企业与科研机构、大专院校或设备厂商联合攻关,取得了一些成果。但相比于汽车、工程机械、锅炉压力容器等焊接机器人利用率较高的行业,钢结构行业机器人焊接技术的应用发展较迟缓,这一点和除日本之外的大多数国家相同。

   针对箱型钢结构施工安装现场的环缝焊接问题,清华大学和中铁建设集团有限公司联合开发了一种直-弧组合轨道式焊接机器人系统箱型钢结构焊接机器人系统,并提出了综合轨迹规划法,使机器人以最少的自由度在箱型钢结构环缝焊接时实现焊枪任意空间位姿调整功能,焊接轨迹规划更加简便高效。

三、结论

   1、钢结构行业推广应用机器人焊接技术是大势所趋,但机器人焊接技术在钢结构,特别是建筑钢结构上的应用刚刚起步。

   2、提高钢结构构件的模块化、系列化、标准化设计是机器人焊接技术在钢结构行业应用的基础。

   3、构建完善的焊接数据库,开发智能编程软件,提升焊接机器人智能化程度,逐步解决钢结构机器人焊接技术应用的难题。

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