2011-09-05
焊接是制造业中最重要的工艺技术之一,随着社会的发展,传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的数量和质量的要求,因此,保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。当今信息化技术的发展为焊接自动化提供了十分有利的技术基础,并已在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面取得了许多成果,而从21世纪先进制造技术的发展要求来看,焊接自动化已是必然趋势。
以焊接专机为代表的刚性自动化技术,以及以焊接机器人为代表的柔性自动化技术率先成为了焊接自动化发展的主要内容。但是上述焊接自动化技术在实际应用时会受到系统编制的程序对于现场实际环境的适应性这一关键性问题的困扰,其中最主要的原因则是现场焊接环境中的各种实际要素相对于编程时相应的理想要素的变化,尤其是焊接对象在位姿尺寸上的不可预知的误差,如加工和装配上的误差所导致的焊缝位置和尺寸的静态变化,或者是焊接过程中工件受热及散热条件的改变所造成的焊道动态变形。
而解决该问题一般有两种思路,一种就是通过采用提高工件的加工精度、提高工装夹具的装配精度,来严格控制和减小环境应用中的误差,但是这种方法将明显地提高企业的生产制造成本,以及时间消耗。因此,越来越多的目光集中于另外一种更具智能化特点的解决思路——自适应焊接方式,而焊缝跟踪技术就是其中一项基本且关键的技术。
焊缝跟踪主要是利用传感器连续地检测出实际带有偏差的焊缝,并通过控制器相应地调整焊接路径与相关焊接参数,从而达到保证焊接质量可靠性的目的,从而基本解决影响焊接质量最主要的“焊接路径偏离焊缝”这一问题。焊缝跟踪技术的应用非常广泛,不但在机器人焊接中很常见,而且在焊接专机中也非常普遍,只不过焊接专机并不能像机器人那样进行灵活多样的运动编程。
焊接传感技术对焊缝跟踪技术发展有着很大的影响,甚至新的传感器的出现,常常引起整个焊缝跟踪系统的变革。经过大约40多年的发展,焊接传感器已经形成了一个庞大的体系(如图1所示)。其中,使用机器视觉等先进智能技术的光学式传感器在适用工艺和对象(可适用如MIG/MAG,TIG,等离子、激光焊等多种焊接工艺,以及碳钢、铝合金等多种材料的焊接对象)、检测精度与实时性(一般可达0.5mm精度级和50Hz)和应用场合(除了焊缝跟踪,还可以完成焊前识别定位和焊后无损检测等)等方面具有优势。据日本大阪大学焊接研究院的调查显示,光学式传感器将长期主导未来的焊接传感器的发展。