焊接传感器
焊接机器人由示教再现型向智能型发展, 增强其柔性和适应性, 传感器是必不可少的。对于自主焊接来说, 传感器感知外部环境的变化通知机器人,机器人实时调整工作状态, 以适应环境的变化这一点对于焊接来说尤为重要。在实际焊接过程中, 焊接条件是经常变化的, 如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化, 焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均。随着机器人售价的降低
发那科焊接机器人设备
焊接传感器
焊接机器人由示教再现型向智能型发展, 增强其柔性和适应性, 传感器是必不可少的。对于自主焊接来说, 传感器感知外部环境的变化通知机器人,机器人实时调整工作状态, 以适应环境的变化这一点对于焊接来说尤为重要。在实际焊接过程中, 焊接条件是经常变化的, 如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化, 焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均。随着机器人售价的降低和人工成本的增加,使用机器人所带来的经济效益越来越驱动企业使用机器人进行焊接。为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响, 需提高机器人作业的智能化水平和工作的可靠性, 要求弧焊机器人系统不仅能实现空间焊缝的自动实时跟踪, 而且还能实现焊接参数的在线检测、 调整和焊缝质量的实时控制。目前, 应用比较成熟的传感器主要是焊缝跟踪传感器, 主要有电弧跟踪和激光跟踪两大类, 分别如图所示。
电弧跟踪传感优点是简单, 不用附加另外的传感装置, 但它只适用于熔化极焊接场合。目前很多商用机器人已具有电弧跟踪传感功能。激光跟踪传感由于其优越的性能, 已成为有前途、 发展快的焊接传感器。由激光二极管发射的激光束入射到工件表面, 经金属表面反射, 由 CCD 摄像机接收成像。可以看到, 当工件位置不同时, 激光光斑成像在 CCD 上的位置是不同的。如果已知激光入射角度, 通过图像上的光斑位置, 就可以计算出工件上点的三维信息。近10年来,进口机器人的价格大幅度降低,从每台7-8万美元降低到2-3万美元,使我国自行制造的普通工业机器人在价格上很难与之竞争。除了这种点式激光光源, 目前更多的焊缝激光传感器采用激光条纹作为光源。加拿大Servorobot 和英国 META 公司已有商业化的产品出售。这类的激光焊缝跟踪传感器的售价一般在20 万元以上, 比机器人本体还要昂贵。传感结果通过数据接口传输给机器人控制, 由控制器发出指令对机器人的运动进行调整。
弧焊机器人的特点
弧焊机器人多采用气体保护焊方法(MAG、MIG、TIG),通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等的焊接电源都可以装到机器人上作电弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制,而焊接电源多为模拟控制,所以需要在焊接电源与控制柜之间加一个接口。另一方面,机器人的性能大幅提高,经过了几十年的积累,机器人厂商已经能够针对不同的产品形式提供成套的设备,包括机器人本体、变位机、离线编程系统和传感系统等,大大降低了用户使用机器人的难度。
近年来,国外机器人生产厂都有自己特定的配套焊接设备,在这些焊接设备内已经插入相应的接口板,所以弧焊机器人系统中并没有附加接口箱。应该指出的是,在弧焊机器人工作周期中,电弧时间所占的比例较大,因此在选择焊接电源时,一般应按持续率100%来确定电源的容量。而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。送丝机构可以装在机器人的上臂上,也可以放在机器人之外,前者焊枪到送丝机之间的软管较短,有利于保持送丝的稳定性,而后者软管校长,当机器人把焊枪送到某些位置,使软管处于多弯曲状态,会严重影响送丝的质量,所以送丝机的安装方式一定要考虑保证送丝稳定性的问题。
机器人焊接采用的是富混合气体保护焊,焊接过程中出现的焊接缺陷一般有焊偏、咬边、气孔等几种,具体分析如下:
(1)出现焊偏可能为焊接的位置不正确或焊枪寻找时出现问题。这时,要考虑TCP(焊枪中心点位置)是否准确,并加以调整。如果频繁出现这种情况就要检查一下机器人各轴的零位置,重新校零予以修正。
(2)出现咬边可能为焊接参数选择不当、焊枪角度或焊枪位置不对,可适当调整功率的大小来改变焊接参数,调整焊枪的姿态以及焊枪与工件的相对位置。
(3)出现气孔可能为气体保护差、工件的底漆太厚或者保护气不够干燥,进行相应的调整就可以处理。
(4)飞溅过多可能为焊接参数选择不当、气体组分原因或焊丝外伸长度太长,可适当调整功率的大小来改变焊接参数,调节气体配比仪来调整混合气体比例,调整焊枪与工件的相对位置。

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