焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术

　　摘要：焊接是一种应用较为广泛的连接方式。在焊接加工过程中，如何在确保其精度和质量的基础上加快作业效率，是相关人员首要解决的问题。焊接机器人的出现，使得焊接技术水平得到了进一步提升。利用焊接机器人可以在较短的时间内完成一些人工无法完成的作业，降低焊接作业安全事故的发生概率。为促进焊接机器人的持续发展，应当不断加大相关技术的研究力度。

　　1焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术

　　1.1模糊控制技术

　　利用焊接机器人开展的焊接作业具备复杂性特征，体现在焊枪末端与工件接触后会产生高温、弧光和噪声。其中，高温会引起焊缝变形，弧光和噪声会影响机器人视觉系统采集图像的清晰度，从而引起焊接精度下降。为避免上述问题的发生，可在焊接过程中实时调整焊枪的动作，以缩小焊缝与焊枪末端的偏差，提高焊接质量。焊接机器人是一个非线性、强耦合的复杂系统，因此传统的模糊控制器无法满足控制需要。通过开发适用于焊接机器人控制的自适应模糊控制器，可简化建模步骤，并提升系统的鲁棒性，使得焊接过程更加稳定可靠，继而提高设备的作业效率。焊接机器人开展焊接作业时，因为在初始焊接中无法获得焊缝追踪系统的数学模型，所以需要依托控制器的输入和输出，通过模糊控制定义模型参数，从而进一步提升焊接作业的稳定性，降低因抖动产生的误差。自适应模糊控制器可以满足复杂非线性、强耦合系统的应用需要，且随着焊接工件形状的变化，偏差率模型参数会随之实时更新，确保自动焊接顺利完成。

　　1.2机器视觉技术

　　焊接作业过程中产生的热量容易引起工件受热变形，无法满足高精度工件的焊接要求。机器视觉技术在焊接机器人中的应用，可有效解决该类问题。基于机器视觉的激光焊接机器人增加了图像检测模块，焊接作业时能够实时获取焊缝图像，并通过软件完成检测。该模块与机器人组成伺服控制系统，可以保证完成精准焊接。机器视觉技术在激光焊接机器人中的应用，使得机器人具备了获取图像信息的能力，从而实时提取焊接特征，并依据特征点的坐标值，使机器人按相应轨迹移动，进而高效、高质量完成焊接作业。带有机器视觉系统的激光焊接机器人，采用的是三线激光条纹生成器。该生成器发出三线激光条纹后会投射到焊接工件上，此时传感器能够借助漫反射原理完成条纹成像。获得的图像中包含工件的焊接位置，且通过调整摄像机与生成器之间的角度，获取更多与焊缝有关的信息。激光焊接机器人作业时，若发出的激光亮度过高，可能导致图像曝光过度，还会对工作人员的眼睛造成一定的伤害；若是激光的亮度不足，将无法确保视觉系统准确捕捉到焊缝特征点的图像信息，从而影响检测分析结果。针对该情况，业内的专家经过大量研究后发现，在600nm和850nm频带上捕捉到的图像成像质量较高。另外，研究过程中还发现，噪声与弧光干扰越小，捕获的图像越清晰。其中：干扰主要与激光器的功率P、过滤器的波长λ、工件与摄像机之间的距离d1以及特征点与焊池的距离d2等因素有关。查询相关资料可知：当P=100mW、 λ=600n m、d1=10n m、d2≤30mm时，噪声与弧光干扰最小，且随着干扰的减小，焊接精度显著提升。

　　1.3图像处理技术

　　1.3.1图像滤波技术

　　焊接机器人作业时不可避免会产生飞溅。尽管图形已经过直方图均衡化处理，但其中仍会或多或少存在部分噪声干扰，从而对图像的分析结果造成不利影响。为解决这一问题，可以运用图像滤波技术消除噪声干扰。在图像滤波过程中，可采用中值、均值或高斯滤波等滤波方法。这3种滤波方法中，高斯滤波在焊接机器人中的应用较为广泛。实践表明，通过高斯滤波后，焊缝图像中的噪声能够得到有效抑制。

　　1.3.2边缘检测技术

　　通过边缘检测能够标识出图像中亮度变化较为明显的点。应用该技术可以大幅度减少数据量，剔除不相关的信息，保留图像中重要的结构属性。焊接机器人作业时，通过直方图和滤波处理后，可进一步提升图像质量，从而使焊缝成为机器人自动追踪的主要目标。此时，提取图像中的焊缝边缘信息，可以获得精确的焊缝位置信息。边缘检测技术中应用的主要算法为检测算法，如Sobel算子、Roberts算子、Canny算子等。在焊缝图像处理中，Sobel算子适用于提取噪声较多的图像焊缝边缘，且能够达到较为理想的效果。但从实际情况来看，它的处理精度一般。Roberts算子虽然精度较高，但对噪声干扰较为敏感。 C a n ny算子的抗噪声干扰能力强，可以达到较高的提取精度，能够在满足焊接机器人作业需求的同时，满足弧光飞溅下的图像焊缝边缘提取要求。

　　2焊接机器人所具有的发展前景

　　科学技术的不断创新和积极利用，我国的经济建设工作已经在原有的基础上得到了根本性的提升，各种先进技术的应用范围的变得更加广泛，让智能化技术在社会中具有了更多展现自身实用价值的良好机会。在这种新型的社会发展大环境下，焊接技术本身也能够在原先基础上得到多方面的完善。虽然在发展的历程中，我国在使用焊接机器人的时候已经能够应用一些较为纯熟的技术，但是其在发展的历程中依旧需要完善陈旧的理论知识，让新型操控技术的核心理念能够渗透到实际工作环节中。同时，其中还存在着很多的技术性问题有待解决，这些问题都限制了焊接行业获得更大的技术突破。我国的智能化领域技术还稍显稚嫩，另外，虚拟现实技术本身也并不先进。这是相关技术人员在今后的发展历程中需要积极研究的问题，也是我国焊接领域的未来发展走向。但是，没有办法否认的是，焊接机器人技术的使用切实改变了社会发展的格局。同时，还能够激励更多的科研领域工作人员进行更多科学技术的研究。当今世界在发展的过程中出现了多种科学技术不断融合的情况，焊接机器人的使用对于社会的发展有着举足轻重的作用，并成为其他领域实现技术突破所需要的基础技术，促进其他领域的发展进步。同时，焊接技术想要获得更多的发展的空间也需要依赖于其他领域的先进技术。比如，焊接技术与虚拟技术之间便存在着这种发展关系。焊接机器人技术能够给予智能化技术足够的基础技术支撑，新型技术的发展壮大也能够让焊接技术具有更高的精度。因此，焊接技术与其他领域的技术具有相辅相成的关系，这样能够在原有的基础上减少更多不必要的成本投入，让焊接技术在进行实际操作的时候不用花费更多的金钱，并且能够具有更高的质量。这对于整个社会的发展都是极为重要的，可以让社会在进行生产工作的时候具有更高的效率和质量。因此，相关技术人员一定要重视对焊接机器人技术的使用和研究，让所有科技领域的工作都能够在此基础上实现更高的突破，让我国能够在未来中拥有更多的发展道路和更加璀璨的发展前景，提升我国在世界上所具有的位置。

　　3结束语

　　通过利用焊接机器人能够有效减少相关工作人员的工作量，促使机器人能够以既定流程制作更多高质量元件，相较于人工焊接具有非常大的优势，研究人员应当在此方面上加强研究，提升焊接机器人的功能与作用，促进焊接机器人的持续发展。

　　参考文献：

　　[1]姚江云，吴方圆.基于改进蜂群算法的焊接机器人路径规划方法研究[J].机床与液压，2019，47（15）：49-52.

　　[2]孟宪伟，肖玉龙，唐宇佟，刘世铎，王炎.焊接智能化的研究现状及应用[J].电焊机，2019，49（9）：84-87.