对于弧焊机器人焊接质量控制研究综述

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1、学兔兔www.xuetutu.com弧焊机器人焊接质量控制研究综述~review⑥Ⅱ皿gⅡi◎J[⑩Ⅱ◎We~di>gⅢ◎毪文／南京市特种设备安全监督检验研究院王会方冯月贵胡静波庆光蔚梁秉摘要：弧焊机器人的焊接质量决定其在工业生产中的应用水平。本文总结了弧焊机器人焊接质量闭环控制系统的技术体系，分析了弧焊电源、焊接专家系统、焊接动态过程建模与控制、自主焊缝跟踪等技术的研究现状，对相关技术发展趋势作了展望。关键词：焊接质量；弧焊电源；焊接专家系统；焊接动态过程；焊缝跟踪弧焊机器人的焊接质量决定其实用化程度。焊缝跟踪、工艺专家系统指导、自主规划与轨焊接质量控制的对象主要有引弧稳定

2、性、燃弧迹修正、焊缝成形及质量智能控制功能的智能电流电压、送丝速度、弧长、干伸长、熔滴过化焊接机器人，具备模拟焊工智能行为的基本渡、飞溅、气体流量、焊缝起点与终点、熔宽、机器人单元。实现这些功能的相关技术有：数熔深、熔透、余高、热影响区等。字化焊接电源及控制、专家系统、焊接规划、但是焊接过程是一种受多参数制约，多随焊缝跟踪、焊接动态过程建模与控制，以及遥机干扰影响的复杂的工艺过程，实际的焊接条控技术、离线编程、虚拟现实、多智能体协调、件不断改变，这对焊接质量造成很大的影响。先进焊接技术等智能化焊接机器人技术。它是一个典型的多输入多输出的非线性时变的焊接质量是系统的控制目标，实

3、时检测的系统，是控制领域难点之一。弧焊机器人的应焊接动态过程信息作为反馈信号，主控制器结用提高了焊接质量检测与控制的效率、精确度合焊接工艺参数规划系统对各部分协调控制，和自动化程度。近20年来，国内外围绕弧焊机机器人运动控制系统、视觉伺服系统、弧焊电器人焊接质量进行了广泛的研究。源控制系统分别控制机器人运动、焊缝跟踪、焊接动态过程。弧焊机器人焊接质量的闭环控1弧焊机器人焊接质量控制系统结构制系统如图1所示。弧焊机器人良好的焊接质量是复杂的空问位移、相适应的焊枪姿态、优选的焊接工艺参2数字化弧焊电源及控制技术数的协调。系统对焊接环境观察和识别，运用弧焊电源是机器人焊接质量的基础

4、，为了知识库的推理和判断，实时给出机器人运动轨得到良好的焊接质量，弧焊机器人系统应具备迹、姿态、焊接方法、工艺参数的最适当的可引弧收弧性能良好、空间复杂焊缝光滑过渡、执行方案，并能够在焊接过程中利用传感信息焊缝自动识别和均匀填充、低飞溅高质量焊接实时修正规划的执行，它还包括反馈控制系统、等功能，因此弧焊电源在焊接规范参数和动态焊前传感系统和焊后检测系统等。响应速度上要精确配合。由于模拟式弧焊电源提高弧焊机器人的焊接质量，需要研制具电路设计效率低，调试周期长，控制精度低、有对焊接环境感知的视觉传感、熔池的监控、可靠性差，而数字化弧焊电源稳定性和一致性作者简介：王会方(1982一

5、)，男，工学博士，主要研究方向为机器人、特种设备安全，先后发表SCI／EI论文7篇，专利3项。J一12现代焊接2013年第3期总第123期学兔兔www.xuetutu.com熬好、控制精度高、和机器人接口兼容、能够实⑩画⑧现柔性化控制和多功能集成、便于功能升级，于视觉传感的焊缝跟踪控刊r因此机器人用弧焊电源大多为单片微机控制的卜_——机器人运动控制系统}——'焊接动态过程}}奉制璺垦MOSFET、IGBT式弧焊逆变器，并配以精细的波焊形控制和漠糊控制、专家系统等智能控制技术。寸．L焊缝尺接寸、焊质数字化焊接电源是目前研究热点，包括功率电接路径、量路数字化和控制电路数字化。数字

6、化电源控制器卜_—-1数字化焊机—弧长、熔池形L弧焊逆变器使功率电路由模拟状态变为开关于焊接工艺参数的电弧控删状等状态，实现了数字化。功率开关元件经历了晶闸图1弧焊机器人焊接质量闭环控制系统管(SCR)、晶体管(GTR)、场效应管(MOS-表1各种功率管逆变电路特性比较FET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)的发展历程，逆变器类型SCRGTRM0SFETIGBT其特眭比较如表1。从电路型式看，现在应用较频率kHz0．5～102～5025—100o2～3C驱动类型触发角电流电压电压多的是硬开关型弧焊电源，功率器件工作在强迫开关速度／S5～3O1～50．1～0．50．5～]关断(电

7、流不为0)或导通(电压不为0)状态下，额定电流，A15o010o030～1501o00开关损耗大，存在电压尖峰和浪涌电流。软开关高速化困难困难容易容易自关断能力无有有有型弧焊电源采用谐振变流技术，功率器件在零电击穿电压厂v250012001ooO1200压或零电流自然开关，接近零损耗，消除高频产应用范围广泛较少较多广泛其中可关断晶闸管具有自关断能力，弧焊电源中应用较少。生的电压尖峰和浪涌电流，减少电磁干扰和射频干扰，提高可靠性。以I伽腓为功率器件的软开动控制，通过控制送丝速度，达到恒流控制。关式弧焊电源