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視覺傳感器在工業中的作用-焊接自動化

發布時間:2021-08-25
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1.   背景

作為機械加工領域應用最為廣泛的加工方法之一,焊接在國民生產中具有非常重要的地位。傳統的手工焊接工作環境差,焊接效率低,且焊接質量依賴于工人的經驗技術,已經無法滿足現代工業生產的需求。因此提高焊接質量和效率,同時改善焊接工作環境已經成為現代焊接作業中亟待解決的問題。

2.   近況

近年來,對機器人的相關應用研究不斷深入,特別是在工業焊接領域得到了廣泛的使用。目前,在自動焊接生產中,應用最多的是“示教再現”和離線編程兩種工作方式。 “示教再現”即在焊接作業前,手動控制機器人焊接系統對待焊工件進行焊接示教,并保存示教路徑信息。在實際的焊 接作業中,根據示教信息,焊接機器人即可完成自動焊接。在焊縫形狀相對單一、焊接 工況簡單的情況下,這兩種模式都有著不錯的焊接效果。然而,在實際的生產工況中, 焊接目標多變,且工作環境復雜,而這些工作模式無法感知工況,對環境的變化缺乏一 定的靈活性。這就大大降低了生產效率,增加了生產成本。因此機器人焊接的智能化是未來發展的必然趨勢,而焊接視覺系統在此環節中發揮著重要的價值。

3.視覺傳感器在自動化焊接中的作用

為了實現機器人焊接的智能化,基于各類傳感器的焊接方案得到了廣泛應用。將傳感系統與焊接機器人結合起來,可實時獲取焊接工況的相關信息,通過對這些信息的分析處理,即可在焊接過程中實時調節焊接參數,完成自動焊接作業。在過去的研究中,常用的傳感器主要有超聲波傳感器、紅外傳感器、電弧傳感器以及視覺傳感器等。其中,視覺傳感器(2d傳感器/3D相機可以實現非接觸測量,且測量精度高、獲取信息豐富,同時具有較強的抗弧光干擾能力,在工業領域中得到了廣泛的應用。將視覺傳感測量與工業機器人結合起來,如同給機器人裝上了智慧的“眼睛”,使 得機器人不接觸工件,也可根據視覺傳感器的反饋信息來實時感應工況變化。這對拓 展機器人的工業應用、提升制造業的自動化和智能化程度具有重大意義?;谝曈X傳感的機器人焊接通過視覺傳感器實時獲取焊接工況信息,對焊接目標進行分析計算, 從而自動提取焊縫特征信息和焊接路徑,根據得到的焊縫位置信息與焊槍的實時位置 之間的偏差,對機器人運動進行及時調整,從而實現焊縫的準確焊接。 發達國家對基于視覺引導的機器人自動焊接技術研究較為深入,而我國在一些自動焊接的關鍵技術上還與歐美等國存在不小的差距。同時,由于國外焊接機器人發展成熟,成本較低,價格優勢也是其占據國內焊接市場的一大因素。因此,必須加強國內自動焊接技術的研究,促進國產焊接機器人的發展,從而提升我國生產制造的自動化和智能化水平。

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