霍德莛

（天津濱海概念人力信息科技有限公司，天津 300450）

在機械制造過程中，焊接作為一種重要的連接技術(shù)，對產(chǎn)品的質(zhì)量和性能有著重要影響。傳統(tǒng)手工焊接存在生產(chǎn)效率低、工人勞動強度大、焊接質(zhì)量難以保證等問題。而自動化焊接技術(shù)的應用能夠有效解決這些問題，提高焊接生產(chǎn)效率，提高焊接質(zhì)量，并降低成本。因此，研究自動化焊接技術(shù)在機械制造中的實踐路徑具有重要意義。

1 自動化焊接新技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 示教機器人自動化焊接技術(shù)

示教機器人自動化焊接技術(shù)是一種創(chuàng)新的方法，將焊接任務示教給機器人，使其能夠自動完成焊接操作。該技術(shù)的核心在于將焊接過程中的路徑、速度、力度等關(guān)鍵參數(shù)示教給機器人，并通過傳感器實時監(jiān)測焊接過程中的變化，實現(xiàn)自動化焊接的精確控制。與傳統(tǒng)的手工焊接相比，示教機器人自動化焊接技術(shù)具有許多優(yōu)勢，如操作簡單、靈活性高、易于調(diào)整和適應不同焊接任務等。在示教機器人自動化焊接技術(shù)中，操作人員使用示教設備（如示教手柄）手動完成焊接任務，并將操作的路徑、速度、力度等關(guān)鍵參數(shù)記錄下來。通過示教過程中的示教設備與機器人控制系統(tǒng)之間的交互，機器人能夠準確地獲取焊接任務的信息。在示教完成后，通過專門的軟件將示教的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機器人能夠理解的焊接程序。在自動化焊接階段，將生成的焊接程序加載到機器人的控制系統(tǒng)中。機器人按照示教階段中示教的操作路徑和參數(shù)進行自動化焊接。同時，機器人通過內(nèi)置的傳感器實時監(jiān)測焊接過程中的變化，并根據(jù)預設的參數(shù)進行實時調(diào)整和控制，以確保焊接質(zhì)量和一致性。示教機器人自動化焊接技術(shù)具有多項優(yōu)點。首先，操作人員只需進行一次示教即可，無須編寫復雜的程序代碼，使得操作相對簡單和直觀。這降低了人員的培訓成本，并且使得焊接任務的切換更加便捷。其次，示教機器人具有較高的靈活性和適應性，可以根據(jù)不同的焊接要求進行調(diào)整和適應，適用于各種焊接任務的自動化。示教機器人還可以通過傳感器實時監(jiān)測焊接過程中的變化，從而實現(xiàn)對焊接質(zhì)量的精確控制，提高焊接的一致性和可靠性。通過減少人工操作，示教機器人技術(shù)還可以降低工人的勞動強度和健康風險，提高工作環(huán)境的安全性。示教機器人自動化焊接技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應用具有廣泛的前景。它可以用于大規(guī)模生產(chǎn)線上的焊接任務，實現(xiàn)高效、穩(wěn)定的焊接過程。同時，對于小批量生產(chǎn)和定制化生產(chǎn)，示教機器人也能夠快速適應和調(diào)整，提高生產(chǎn)的靈活性和響應能力。通過減少人工操作，示教機器人技術(shù)還可以降低工人的勞動強度和健康風險，提高工作環(huán)境的安全性。

1.2 基于電弧傳感器的焊接跟蹤技術(shù)

基于電弧傳感器的焊接跟蹤技術(shù)是一種創(chuàng)新的方法，利用電弧傳感器實時檢測焊接過程中的電弧信號，以實現(xiàn)焊接路徑的實時跟蹤和控制。通過電弧傳感器獲取焊接過程中的關(guān)鍵信息，如電弧長度、電弧形態(tài)等，可以監(jiān)測焊接過程中的變化并根據(jù)需要進行實時調(diào)整?；陔娀鞲衅鞯暮附痈櫦夹g(shù)具有實時性強、精確度高等優(yōu)點，能夠提高焊接的穩(wěn)定性和一致性，減少焊接缺陷和變形，從而提高焊接的可靠性和效率。在基于電弧傳感器的焊接跟蹤技術(shù)中，電弧傳感器通過接收電弧產(chǎn)生的光信號，并將其轉(zhuǎn)化為電信號進行處理和分析。電弧信號的變化可以反映焊接過程中的焊接質(zhì)量和參數(shù)，如焊接速度、焊接位置、焊接角度等。通過監(jiān)測電弧信號的變化，系統(tǒng)可以實時調(diào)整焊接機器人或焊接頭的位置和參數(shù)，以保持焊接路徑的準確性和一致性。通過監(jiān)測電弧信號，可以實時跟蹤焊接路徑的偏移和變化。一旦檢測到焊接路徑的偏差，系統(tǒng)可以自動調(diào)整焊接機器人或焊接頭的位置，使焊接路徑保持在預定的軌跡上。這樣可以確保焊接位置的準確性和焊縫的一致性，提高焊接質(zhì)量?；陔娀鞲衅鞯暮附痈櫦夹g(shù)可以實時監(jiān)測焊接過程中的電弧長度變化。根據(jù)電弧長度的變化情況，系統(tǒng)可以自動調(diào)整焊接速度，以保持電弧長度在合適的范圍內(nèi)。這樣可以防止焊接過程中的過熱或過冷現(xiàn)象，提高焊接質(zhì)量和穩(wěn)定性。電弧傳感器可以檢測焊接過程中的電弧形態(tài)，如電弧穩(wěn)定性、噴濺情況等。通過分析電弧形態(tài)的變化，可以及時發(fā)現(xiàn)焊接缺陷，如氣孔、裂紋等，并及時采取措施進行修復或調(diào)整。這有助于減少焊接缺陷的發(fā)生，提高焊接質(zhì)量。

1.3 基于視覺傳感器的焊接跟蹤技術(shù)

通過視覺傳感器獲取的焊接圖像，可以提取焊縫的位置、形狀和質(zhì)量等關(guān)鍵信息，從而實現(xiàn)對焊接過程的實時監(jiān)測和控制?；谝曈X傳感器的焊接跟蹤技術(shù)具有非接觸性、高精度和高靈活性的特點，能夠適應不同形狀和尺寸的焊接工件，提高焊接的精確性和穩(wěn)定性。在基于視覺傳感器的焊接跟蹤技術(shù)中，視覺傳感器通過實時采集焊接過程中的圖像，并利用圖像處理和分析算法進行圖像識別、特征提取和目標跟蹤。通過對焊縫位置、形狀和質(zhì)量等關(guān)鍵信息的分析，系統(tǒng)可以實時監(jiān)測焊接過程中的偏差和變化，并根據(jù)需要進行實時調(diào)整和控制?；谝曈X傳感器的焊接跟蹤技術(shù)具有以下優(yōu)勢：基于視覺傳感器的焊接跟蹤技術(shù)無須直接接觸焊接工件，減少了對工件的干擾和破壞，提高了焊接過程的穩(wěn)定性和可靠性。通過圖像處理和分析算法，可以對焊縫的位置、形狀和質(zhì)量進行高精度的測量和分析。這樣可以實現(xiàn)對焊接路徑的準確跟蹤和控制，提高焊接的精確性和一致性?；谝曈X傳感器的焊接跟蹤技術(shù)適應性強，能夠適應不同形狀和尺寸的焊接工件。無論是平面焊接還是三維空間中的焊接，都可以通過調(diào)整和優(yōu)化圖像處理和分析算法來實現(xiàn)準確的焊接跟蹤和控制。基于視覺傳感器的焊接跟蹤技術(shù)在焊接領(lǐng)域具有廣泛的應用前景。它可以應用于各種類型的焊接任務，如焊接生產(chǎn)線、焊接機器人等。通過實時采集和分析焊接過程中的圖像信息，該技術(shù)可以實現(xiàn)對焊接路徑的實時監(jiān)測和控制，從而提高焊接的質(zhì)量、精確性和穩(wěn)定性，同時提高焊接的效率和自動化水平。

2 自動化焊接設備特征

2.1 功能性

自動化焊接設備具有豐富的功能，能夠完成多種焊接任務。它可以適應不同的焊接工藝和要求，如氣體保護焊、電弧焊、激光焊等。自動化焊接設備通常配備有多軸控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)焊接路徑的精確控制和調(diào)整。此外，它還具備焊接參數(shù)的實時監(jiān)測和調(diào)節(jié)功能，能夠自動檢測焊接質(zhì)量并進行相應的調(diào)整，確保焊接結(jié)果的穩(wěn)定性和一致性。功能性強的自動化焊接設備能夠滿足不同的焊接需求，提高生產(chǎn)線的靈活性和生產(chǎn)效率。

2.2 智能化

現(xiàn)代自動化焊接設備越來越注重智能化的發(fā)展。通過引入先進的傳感器、控制系統(tǒng)和人工智能技術(shù)，自動化焊接設備能夠?qū)崿F(xiàn)智能化的焊接過程。例如，它可以通過視覺傳感器實時捕捉焊接工件的形狀和位置，從而自動調(diào)整焊接路徑和參數(shù)，提高焊接的準確性和效率。智能化的自動化焊接設備還具備自學習和優(yōu)化能力，能夠根據(jù)不同焊接任務的需求進行智能決策和優(yōu)化，提高焊接質(zhì)量和穩(wěn)定性。智能化的特征使得自動化焊接設備能夠更好地適應復雜的焊接環(huán)境和工藝要求。

2.3 精準度

自動化焊接設備具備高精準度的特征，能夠?qū)崿F(xiàn)焊接路徑的精確控制和焊接參數(shù)的精細調(diào)整。它配備有高精度的運動控制系統(tǒng)，可以實現(xiàn)焊接工具的精確移動和定位。同時，自動化焊接設備還配備有高精度的傳感器和檢測系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測焊接過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如溫度、電流、電壓等，并進行精確的控制和調(diào)整。高精準度的自動化焊接設備能夠確保焊接接頭的質(zhì)量和精度，減少焊接缺陷和變形，提高焊接的一致性和穩(wěn)定性。

3 自動化焊接新技術(shù)在機械制造中的具體應用

3.1 提高機械制造的生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)的手工焊接往往需要工人進行繁重的焊接操作，不僅耗時而且容易受到人為因素的影響。然而，隨著自動化焊接技術(shù)的應用，機械制造企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)焊接過程的自動化和連續(xù)化，從而大幅度提高生產(chǎn)效率。自動化焊接設備具備高速、高精度的運動控制系統(tǒng)，使得焊接操作能夠以更快的速度和更精確的方式進行。自動化焊接設備能夠按照預定的路徑和速度進行焊接操作，不受人體勞動能力和疲勞程度的限制，從而避免了手工焊接中的操作誤差和不穩(wěn)定性。在機械制造中，焊接通常是一個重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，需要與其他工藝步驟無縫銜接。自動化焊接設備可以與其他自動化設備、傳輸系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行協(xié)調(diào)，實現(xiàn)焊接和其他生產(chǎn)過程的高效集成。

3.2 穩(wěn)定焊接質(zhì)量水平

傳統(tǒng)的手工焊接容易受到操作者技能水平和疲勞程度的影響，導致焊接接頭的質(zhì)量存在較大的波動性。然而，通過自動化焊接技術(shù)的應用，機械制造企業(yè)能夠?qū)崿F(xiàn)焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性，提高產(chǎn)品的合格率。通過精確的運動控制系統(tǒng)，焊接設備能夠按照預定的路徑和速度進行焊接操作，保證焊接接頭的準確性。此外，自動化焊接設備還可以實時監(jiān)測焊接過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如溫度、電流、電壓等，以及焊接接頭的形態(tài)和質(zhì)量。通過傳感器和監(jiān)測系統(tǒng)，焊接設備可以實時獲取這些數(shù)據(jù)，并與預設的標準進行比對和分析。當參數(shù)偏離預設范圍時，自動化焊接設備能夠自動調(diào)整焊接參數(shù)，以保持焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。傳統(tǒng)的手工焊接在不同操作者之間存在差異性，導致焊接質(zhì)量的波動。而自動化焊接設備的應用能夠消除人為因素的影響，使焊接操作在不同時間和不同工人之間保持一致。自動化焊接設備能夠精確執(zhí)行預設的焊接路徑和參數(shù)，避免了人工操作中的不穩(wěn)定性和誤差，從而提高焊接質(zhì)量的一致性。

3.3 有效優(yōu)化焊接環(huán)境

傳統(tǒng)的手工焊接常常伴隨著焊接煙塵、氣味和噪音等問題，對工人的健康和生產(chǎn)環(huán)境造成不利影響。然而，通過引入自動化焊接技術(shù)，可以顯著減少對人工操作的依賴，從而降低對人員的環(huán)境危害。傳統(tǒng)手工焊接需要工人長時間處于焊接工作區(qū)域，暴露于焊接煙塵、有害氣體和高溫環(huán)境中。這可能導致呼吸系統(tǒng)問題、皮膚疾病和其他健康風險。而自動化焊接設備可以執(zhí)行復雜的焊接任務，從而減少了工人的接觸時間和風險。工人可以遠離有害環(huán)境，減少了吸入有害物質(zhì)的機會，有利于保護他們的健康。焊接過程中產(chǎn)生的煙塵和有害氣體對環(huán)境和工人的健康都具有潛在危害。自動化焊接設備通過排煙裝置和過濾系統(tǒng)，可以將煙塵和有害氣體抽出焊接區(qū)域，并進行處理和過濾，減少其對環(huán)境的污染。同時，設備還可以采用防護措施，如屏蔽罩、護目鏡和防護服等，保護工人免受有害物質(zhì)的侵害。

3.4 避免原材料的浪費

與傳統(tǒng)的手工焊接相比，自動化焊接技術(shù)通過精確的焊接路徑控制和參數(shù)調(diào)整，可以實現(xiàn)高精度的焊接，從而避免了原材料的浪費和二次加工的需求，為制造行業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟和生產(chǎn)效益。傳統(tǒng)手工焊接在焊接過程中可能存在焊接偏差、焊縫不均勻等問題，導致焊接接頭質(zhì)量不穩(wěn)定。這種不穩(wěn)定性可能需要進行多次修補和重焊，不僅浪費了時間和勞動力，還浪費了大量的原材料。而自動化焊接技術(shù)通過精確的焊接路徑規(guī)劃和實時參數(shù)調(diào)整，可以確保焊接的準確性和一致性，消除了人為因素帶來的誤差。因此，自動化焊接能夠在焊接過程中有效地避免原材料的浪費。自動化焊接系統(tǒng)配備了先進的傳感器和控制系統(tǒng)，能夠?qū)崟r監(jiān)測和調(diào)整焊接過程中的關(guān)鍵參數(shù)，如焊接電流、電壓、速度等。通過這些精確的控制，自動化焊接技術(shù)能夠確保焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性和一致性，減少焊接缺陷的發(fā)生。這意味著在生產(chǎn)過程中，原材料的利用率大幅提高，因為減少了由于焊接缺陷而導致的廢品產(chǎn)生。

4 結(jié)語

隨著自動化技術(shù)的不斷進步和創(chuàng)新，自動化焊接技術(shù)在機械制造領(lǐng)域的應用前景廣闊。未來，隨著機器學習、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，自動化焊接技術(shù)將進一步提升智能化水平，實現(xiàn)更加靈活、高效和精確的焊接操作。通過持續(xù)推動自動化焊接技術(shù)的研究和應用，我們有信心為機械制造行業(yè)帶來更多的創(chuàng)新和突破，實現(xiàn)更高水平的自動化生產(chǎn)和持續(xù)發(fā)展。