智能焊接機(jī)器人系統(tǒng)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 焊接機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)器人通常定義為：機(jī)器人（Robot）是自動(dòng)執(zhí)行工作的機(jī)器裝置。它既可以接受人類(lèi)指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類(lèi)工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。焊接機(jī)器人作為在生產(chǎn)中最為常見(jiàn)的工業(yè)機(jī)器人，焊接機(jī)器人目前已廣泛應(yīng)用在汽車(chē)制造業(yè)，汽車(chē)底盤(pán)、座椅骨架、導(dǎo)軌、消聲器以及液力變矩器等焊接，尤其在汽車(chē)底盤(pán)焊接生產(chǎn)中得到了廣泛的應(yīng)用。因此，我選取焊接機(jī)器人作為討論對(duì)象，以下是我比對(duì)自己在圖書(shū)館和網(wǎng)上找到的資料對(duì)焊接機(jī)器人的系統(tǒng)組成進(jìn)行的簡(jiǎn)要概括，分析焊接機(jī)器人系統(tǒng)是怎樣完成復(fù)雜的焊接

2、工作的。 一、典型的機(jī)器人系統(tǒng)組成： 1、機(jī)器人本體和操作機(jī)，可以直接完成各種具體作業(yè)； 2、機(jī)器人控制器，用來(lái)控制機(jī)器人和完成數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)兩部分； 3、各種不同的作業(yè)工具，如焊槍和手爪等； 4、各種周邊輔助設(shè)備； 5、為完成特殊任務(wù)而使用的傳感器； 6、用于完成計(jì)算機(jī)管理、監(jiān)控和計(jì)算機(jī)通信的通信系統(tǒng)。二、焊接機(jī)器人的定義焊接機(jī)器人是從事焊接的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織工業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作，具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，

3、可接裝不同工具或稱(chēng)末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。目前在汽車(chē)工業(yè)中被廣泛應(yīng)用于汽車(chē)底盤(pán)的焊接。三、焊接機(jī)器人的軟硬件系統(tǒng)組成1、 焊接機(jī)器人的硬件系統(tǒng)。如下圖所示：焊接機(jī)器人的硬件系統(tǒng)一般由機(jī)器人本體、攝像機(jī)隨動(dòng)機(jī)構(gòu)、焊接電源、攝像機(jī)、機(jī)器人控制器、示教盒、和中央控制機(jī)、導(dǎo)引/焊縫跟蹤計(jì)算機(jī)、熔透控制計(jì)算機(jī)、焊機(jī)接口控制盒、電焊機(jī)和送絲機(jī)等部分構(gòu)成。2、 焊接機(jī)器人的軟系統(tǒng)。焊接機(jī)器人的軟系統(tǒng)根據(jù)模塊化設(shè)計(jì)的思想，將焊接機(jī)器人工作單元分解為不同的功能模塊。主要有初始位置導(dǎo)引模塊、焊縫跟蹤模塊，熔透控制模塊，系統(tǒng)仿真模塊，數(shù)據(jù)庫(kù)/知

4、識(shí)庫(kù)模塊等幾部分組成，所有這些模塊都通過(guò)Windows Socket與中央監(jiān)控計(jì)算機(jī)進(jìn)行通信。四、焊接任務(wù)智能化角度的焊接機(jī)器人組成：1、 焊接機(jī)器人的軌跡運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)硬件本體，包括變位機(jī)，工裝卡具等設(shè)備。2、 焊接機(jī)器人的外部傳感系統(tǒng)。主要包括對(duì)焊接環(huán)境的視覺(jué)傳感器，對(duì)焊縫和 焊接熔池的視覺(jué)傳感器，以及電弧傳感器等。3、 焊接機(jī)器人的知識(shí)庫(kù)系統(tǒng)。包括焊接工藝數(shù)據(jù)庫(kù)與專(zhuān)家系統(tǒng)，焊接過(guò)程知識(shí)模型以及控制方法知識(shí)庫(kù)等。4、 焊接任務(wù)的自主規(guī)劃、編程與仿真系統(tǒng)等。5、 焊接機(jī)器人的信息處理系統(tǒng)。包括傳感信息的處理，如環(huán)境、工件、熔池的圖像處理算法，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)與焊接過(guò)程、設(shè)備運(yùn)行的信息管理等。6、 焊接熔

5、池動(dòng)態(tài)過(guò)程的智能控制算法。7、 機(jī)器人焊接柔性系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。8、 焊接機(jī)器人的系統(tǒng)通信以及網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。五、 焊接機(jī)器人的主要子系統(tǒng)1、初始焊位識(shí)別與導(dǎo)引子系統(tǒng)。初始焊位導(dǎo)引子系統(tǒng)的任務(wù)就是通過(guò)視覺(jué)傳感，在工作空間內(nèi)拍攝焊件的圖像，通過(guò)圖像處理和立體匹配，提取焊縫的初始點(diǎn)在三維空間內(nèi)的坐標(biāo)，把這個(gè)結(jié)果傳送給中央控制計(jì)算機(jī)，由服務(wù)器控制機(jī)器人的焊槍到達(dá)初始焊位準(zhǔn)備焊接。2、焊縫跟蹤子系統(tǒng)。焊縫跟蹤子系統(tǒng)的任務(wù)就是在機(jī)器人導(dǎo)引到初始焊接位置以后，通過(guò)視覺(jué)傳感，在工作空間實(shí)時(shí)拍攝焊縫的圖像，通過(guò)圖像的處理，提取焊縫的中心點(diǎn)與焊槍尖端點(diǎn)在焊件平面內(nèi)垂直投影點(diǎn)之間的距離和焊縫在圖像上的走向，把這個(gè)結(jié)果傳給

6、服務(wù)器。由服務(wù)器根據(jù)標(biāo)定結(jié)果，把這些變量以及機(jī)器人當(dāng)前的姿態(tài)轉(zhuǎn)化為機(jī)器人實(shí)際可控的變量，控制機(jī)器人的焊槍始終在焊縫正上方保持相同高度并沿著焊縫前進(jìn)。3、焊縫熔透實(shí)時(shí)控制子系統(tǒng)。利用攝像機(jī)在焊接弧光照射下直接獲取機(jī)器人運(yùn)動(dòng)后方向的半部熔池變化圖像，然后經(jīng)特定設(shè)計(jì)的熔池圖像處理算法提取熔池形狀特征，通過(guò)中央控制機(jī)結(jié)合相應(yīng)的工藝參數(shù)和預(yù)先設(shè)定的其他參數(shù)，調(diào)整機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度、姿態(tài)和送絲速度，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接熔池動(dòng)態(tài)特征的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、熔透與焊縫成形質(zhì)量的智能控制。4、離線(xiàn)編程與仿真子系統(tǒng)。機(jī)器人焊接離線(xiàn)編程與仿真技術(shù)是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果在計(jì)算機(jī)中建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的模型，通過(guò)對(duì)圖形的控制和操作，在不使

7、用實(shí)際機(jī)器人的情況下進(jìn)行編程，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)器人程序。5、知識(shí)庫(kù)子系統(tǒng)。一般焊接機(jī)器人的智知識(shí)庫(kù)子系統(tǒng)主要包括焊接工藝專(zhuān)家系統(tǒng)、各種材料焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程模型、焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程智能控制方法、機(jī)器人焊接系統(tǒng)信息管理、故障分析與焊接質(zhì)量監(jiān)測(cè)評(píng)定知識(shí)庫(kù)等。六、 焊接機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn) 1、每個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期可大幅度降低，因?yàn)楹搞Q的張開(kāi)程度是由機(jī)器人精確控制的，機(jī)器人在點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動(dòng)過(guò)程、焊鉗就可以開(kāi)始閉合；而焊完一點(diǎn)后，焊鉗一邊張開(kāi)，機(jī)器人就可以一邊位移，不必等機(jī)器人到位后焊鉗才閉會(huì)或焊鉗完全張開(kāi)后機(jī)器人再移動(dòng)。 2、焊鉗張開(kāi)度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整，只要不發(fā)生碰撞或干涉盡可能減少?gòu)堥_(kāi)度，以節(jié)省焊鉗開(kāi)度，以節(jié)省焊

8、鉗開(kāi)合所占的時(shí)間。 3、焊鉗閉合加壓時(shí)，不僅壓力大小可以調(diào)節(jié)，而且在閉合時(shí)兩電極是輕輕閉合，減少撞擊變形和噪聲。七、焊接機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)焊接機(jī)器人生產(chǎn)線(xiàn)比較簡(jiǎn)單的是把多臺(tái)工作站（單元）用工件輸送線(xiàn)連接起來(lái)組成一條生產(chǎn)線(xiàn)。這種生產(chǎn)線(xiàn)仍然保持單站的特點(diǎn)，即每個(gè)站只能用選定的工件夾具及焊接機(jī)器人的程序來(lái)焊接預(yù)定的工件，在更改夾具及程序之前的一段時(shí)間內(nèi)，這條線(xiàn)是不能焊其他工件的。另一種是焊接柔性生產(chǎn)線(xiàn)（FMS-W）。柔性線(xiàn)也是由多個(gè)站組成，不同的是被焊工件都裝卡在統(tǒng)一形式的托盤(pán)上，而托盤(pán)可以與線(xiàn)上任何一個(gè)站的變位機(jī)相配合并被自動(dòng)卡緊。焊接機(jī)器人系統(tǒng)首先對(duì)托盤(pán)的編號(hào)或工件進(jìn)行識(shí)別，自動(dòng)調(diào)出焊接這種工件的程序進(jìn)行焊接。這樣每一個(gè)站無(wú)需作任何調(diào)