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機(jī)器視覺在自動化焊接中的應(yīng)用

隨著機(jī)器人自動焊接技術(shù)的快速發(fā)展,機(jī)器視覺技術(shù)的需求越來越強(qiáng),一方面導(dǎo)致了機(jī)器視覺技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域擴(kuò)大化,另一方面對該技術(shù)的要求也更加嚴(yán)格和健全,這有力的推動了該技術(shù)的發(fā)展。

焊接的特點是工藝因素復(fù)雜、勞動強(qiáng)度大、生產(chǎn)周期長、勞動環(huán)境差，其品質(zhì)依賴操作者的技能、技術(shù)和經(jīng)驗，也和操作者情緒及身體狀況相關(guān)，因此，焊接自動化技術(shù)對于提高接頭品質(zhì)，保證穩(wěn)定性具有很重要的意義。焊接機(jī)器人技術(shù)實現(xiàn)了焊接自動化、柔性化，但焊接機(jī)器人無法自主獲取工件定位信息、焊縫空間位置信息、焊縫熔透信息等，也不能自主適應(yīng)工件與接頭組對，焊接熱變形等引起的軌跡、坡口尺寸變化，不能進(jìn)行在線調(diào)整，即不具有智能。現(xiàn)實生產(chǎn)中軌跡和接頭坡口幾何尺寸的變化較為常見，無智能的再現(xiàn)式焊接會出現(xiàn)焊偏、焊穿、未焊透等較為嚴(yán)重的成型缺陷，所以急需基于視覺的智能化焊接技術(shù)。

目前，視覺傳感技術(shù)在焊接機(jī)器人上的應(yīng)用，極大地提高了焊接的質(zhì)量和效率。機(jī)器視覺在自動化焊接中的應(yīng)用主要有以下幾個方面：

一是基于視覺的焊縫識別和焊前引導(dǎo)及焊縫跟蹤技術(shù)，這是實現(xiàn)自動化焊接的前提；

二是焊接過程中焊縫熔池狀態(tài)實時監(jiān)測，通過對熔池圖像的提取可以分析焊縫的熔透與熔深狀態(tài)；

三是焊后焊縫缺陷監(jiān)測及控制。

生產(chǎn)車間為什么要焊接自動化

大多數(shù)生產(chǎn)車間購買焊接自動化的原因有：

1、通過直接節(jié)省勞動力來降低成本。即使直接人工可能只占產(chǎn)品成本的一小部分，但自動化直接勞動密集型過程是降低產(chǎn)品成本的簡單方法之一。

2、提高零件質(zhì)量。當(dāng)今的消費者要求高質(zhì)量的產(chǎn)品和具有競爭力的價格，這受到與劣質(zhì)產(chǎn)品相關(guān)的返工成本，報廢和責(zé)任索賠的影響。正確設(shè)計和應(yīng)用的焊接自動化實際上消除了可能導(dǎo)致零件故障的焊接變化（給定簡單零件）。

3、提供熟練的焊工。今天很少有年輕人成為焊工。對于那些是這樣的人來說，一家工作車間經(jīng)常（不情愿地）充當(dāng)著訓(xùn)練營，為數(shù)百萬美元的公司提供更多有利可圖的工作。離開小型車間的操作可能會引起重大動蕩。

人工焊工執(zhí)行無數(shù)焊接相關(guān)任務(wù)，并不斷進(jìn)行調(diào)整。如果零件具有任何變化（例如關(guān)節(jié)位置或幾何形狀），則具有運動軸和計算機(jī)化功能的自動化系統(tǒng)將很難執(zhí)行這些任務(wù)。這就需要一些輔助工具，可幫助改善自動化焊接結(jié)果。比如焊縫跟蹤傳感技術(shù)，可用于允許機(jī)器人焊接系統(tǒng)找到并跟蹤關(guān)節(jié)。

自動焊接生產(chǎn)線任意三維空間直線、三維空間弧線及三維空間曲線進(jìn)行軌跡運動。模擬工作軌跡及工作時的特殊姿態(tài)，手動操作示教器進(jìn)行示教編程，自動保存各項參數(shù)。

采用路徑規(guī)劃自動編程技術(shù)進(jìn)行三維空間連續(xù)軌跡插補(bǔ)運算，自動生成加工文件，實現(xiàn)機(jī)器人自動化多功能工作焊接、上料、下料、裝配等。

具備多用途夾具、工裝功能，任意軌跡設(shè)置擺動工作。主驅(qū)動采用伺服控制系統(tǒng)，采用進(jìn)口直線導(dǎo)軌，保證運動速度及工作精度。

示教編程器操作功能強(qiáng)大簡便，具備起點校正、參考點設(shè)置、陣列設(shè)置、文件連接、修改加工參數(shù)、刪除文件、修改文件名以及完善的系統(tǒng)測試功能。

豐富的輸入、輸出控制使機(jī)器工作更加自動化，可等待其它設(shè)備輸入的信號，也可輸出控制其它自動化設(shè)備。

提供了簡潔方便且功能強(qiáng)大的示教編程功能，可示教的圖形有單點、空間直線、直線中點、空間圓弧、而且可以對指令進(jìn)行陣列以產(chǎn)生一系列有規(guī)律的指令，避免重復(fù)輸入；還可以插入豐富的特殊控制點，如工藝點、輸出IO 口、輸入I/O等待等，滿足不同的工藝及生產(chǎn)線需要。