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焊接機器人運動控制系統

焊接機器人運動控制系統中的硬件一般包括：

控制計算機。控制系統的調度指揮機構。一般為微型機，其微處理器有32位、64位等，如奔騰系列CPU以及其他類型CPU；

示教盒。示教焊接機器人的工作軌跡和參數設定，以及所有人機交互操作。

示教盒擁有自己獨立的CPU以及存儲單元，與主計算機之間以串行通信方式實現人機信息交互；

操作面板。由各種操作按鍵、狀態指示燈構成，只完成基本功能操作；

硬盤和軟盤存儲器。存儲焊接機器人工作程序以及各種焊接工藝參數數據庫的外圍存儲器；

數字和模擬量輸入輸出。各種狀態和控制命令的輸入或輸出。

打印機接口。記錄需要輸出的各種信息。

傳感器接口。用于信息的自動檢測，實現機器人柔順控制，一般為力覺、觸覺和視覺傳感器。對一般的點焊或弧焊機器人來說，控制系統中并不設置力覺、觸覺和視覺傳感器。

軸控制器。完成機器人各關節位置、速度和加速度控制。

輔助設備控制。用于和焊接機器人配合的輔助設備控制，如焊接電源系統、焊槍（焊鉗）、焊接裝系統等。

機器人的特點

焊接機器人應用技術是機器人技術、焊接技術和系統工程技術的融合，焊接機器人能否在實際生產中得到應用，發揮其優越性，取決于這幾方面技術的共同提高，而系統工程技術是機器人技術和焊接技術的粘合劑。目前，焊接工藝正以驚人的發展速度成為工業生產中的主流工藝，而焊接質量和焊接生產率是任何企業都不能忽視的問題，因而焊接機器人的廣泛應用勢在必行。過去，由于國內缺乏專業技術人才，對機器人的應用缺乏深層次的開發和利用，使它的利用效率遠沒有很好地體現出來。如今，這種狀況正在迅速地改變。

機器人的特點

1、機器人是數控立體作業機床，具有六個自由度，不僅可以實現焊槍位置的可達性，還可以實現焊槍的角度變化。雖然它的精度不能與傳統的機床相比，但對于焊接生產而言，機器人的重復定位精度已完成能夠勝任。

從經營角度看，設備的購入與產出平衡對企業來說非常重要，加之市場的影響，產品的更新換代周期相對縮短。如果采用焊接專機進行焊接生產，在產品換型時，焊接專機很難快速地適應產品的變化，從而阻礙了新產品的推出速度，這種延誤極有可能嚴重影響企業的快速發展。采用機器人進行焊接生產，企業只需編制一個新程序即可實現新產品的投產，可使企業在市場上搶得先機。

2.人機對話

人機對話意味著自動化程度的提高，同時也給我們帶來了效率和效益。人機對話是“指令”和“傳感”的交流，它的發展依賴于傳感技術的發展。目前在焊接機器人工作站上，已經有越來越多的各種傳感器得到使用，比如，借助電流檢出裝置，可以實現焊接過程的跟蹤；利用視覺傳感器，可以實現焊縫位置的檢測。

超聲波金屬焊接是利用超聲頻率的機械振動能量，連接同種金屬或異種金屬的一種特殊方法。金屬在進行超聲波焊接時，既不向工件輸送電流，也不向工件施以高溫熱源，只是在靜壓力之下，將框框振動能量轉變為工作間的摩擦功、形變能及有限的溫升。接頭間的冶金結合是母材不發生熔化的情況下實現的一種固態焊接。

它有效地克服了電阻焊接時所產生的飛濺和氧化等現象，超聲金屬焊機能對銅、銀、鋁、鎳等有色金屬的細絲或薄片材料進行單點焊接、多點焊接和短條狀焊接。可廣泛應用于可控硅引線、熔斷器片、電器引線、鋰電池極片、極耳的焊接。

超聲波金屬焊接利用高頻振動波傳遞到需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。

超聲波金屬焊接優點在于快速、節能、熔合強度高、導電性好、無火花、接近冷態加工；缺點是所焊接金屬件不能太厚(一般小于或等于5mm)、焊點位不能太大、需要加壓。

焊接接頭的基本類型

焊接結構是由許多部件、元件、零件用焊接方法連接而成的,因此焊接接頭的性能質量好壞直接與焊接結構的性能和安全性、可靠性有關。

焊接接頭的基本類型  

用主要的焊接方法如熔焊、壓焊和釬焊都可制成焊接結構,用這些焊接方法連接金屬結構形成不可拆的連接接頭—焊接接頭,分別形成熔焊接頭、壓焊接頭和釬焊接頭,從而構成焊接結構。但應用廣泛的是熔焊,這里重點介紹熔焊接頭。

1)熔焊接頭:熔焊接頭由焊縫金屬、熔合線、熱影響區和母材所組成。而焊縫金屬是填充材料和部分母材熔化后凝固而成的鑄造組織。熔焊接頭各部分的組織是不均勻的,性能上也存在差異。

這是由于以上四個區域化學成分和金相組織不同,并且接頭處往往改變了構件原來的截面和形狀,出現不連續,甚至有缺陷,形成不同程度的應力集中,還有焊接殘余應力和變形,大的剛度等都對接頭的性能有影響,結果使接頭不僅力學性能不均勻,而且物理化學性能也存在差異。

為保證焊接結構可靠地工作,希望焊接接頭具有與母材相同的力學性能,有些情況下還希望獲得相同的物理和化學性能,如導電、導磁、抗腐蝕性能和相同的光澤和顏色等。

就焊縫金屬而言,往往形成柱狀晶鑄造組織,一般較母材的強度高且硬,而韌性下降。對于高強度鋼,采用適當的工藝措施,如預熱、緩冷或采用合適的熱輸人也可獲得要求性能的焊縫金屬。一般來說,焊縫金屬強度相對母材強度可能要高或低,前者稱為高匹配,后者稱為低匹配。

寬度不大的熱影響區,由于焊接溫度場梯度大,各點的熱循環大不相同,造成了組織和性能的不同。這種差別和被焊金屬的組織成分、焊接熱輸人有關。