焊接机器人焊缝跟踪技术的发展状况及趋势

焊接技术在轨道交通车体中应用现状及发展趋势

一、现状

1、焊接工艺及材料

目前，在轨道交通车体中，常用的焊接方法主要包括电弧焊、气体保护焊、激光焊、电阻焊等。在焊接材料方面，通常采用铝合金、不锈钢、碳钢等。

2、焊接质量要求

由于轨道交通安全性对焊接质量要求极高，所以焊接质量是车体质量安全的关键保障。国际上通常采用两种标准来评估焊接质量，即视觉检验和无损检验。

二、趋势

1、焊接技术数字化、智能化

随着科技的发展，焊接技术已经朝着数字化和智能化方向发展。数字化焊接技术可以实现自动化、一站式操作、可视化等，有效提高焊接效率和质量，降低成本。智能化焊接技术则可以通过传感器、智能算法等实现自动检测、质量控制等，提高了焊接质量和效率。

2、新型焊接材料的应用

除了传统的焊接材料外，越来越多的新型材料在轨道交通车体中得到应用，例如高强度钢和复合材料等。这些新型材料的应用可以减轻车体重量，提高耐久性和安全性，但也带来了新的焊接技术挑战，需要针对性地研究新的焊接方法和材料。

3、机器人化焊接

机器人化焊接是一种高效、高采样率、高重复性、高质量的焊接方法，可以提高焊接效率和质量，减少人工因素对焊接质量的影响。未来轨道交通车体焊接过程中机器人化焊接将会更加普及。

综上所述，虽然轨道交通车体的焊接技术在很多方面已经比较成熟，但是随着科技的不断发展，无论是数字化、智能化、新型材料的应用还是机器人化焊接，都将成为未来轨道交通车体焊接技术发展的重要趋势。

机器人焊接智能化技术

随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已成为必然趋势[1-8]。目前，采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。焊接机器人由于具有通用性强、工作可靠的优点，受到人们越来越多的重视。在焊接生产中采用机器人技术，可以提高生产率、改善劳动条件、稳定和保证焊接质量、实现小批量产品的焊接自动化[9]。

从60年代诞生和发展到现在，焊接机器人的研究经历了三个阶段，即示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。随着计算机控制技术的不断进步，使焊接机器人由单一的单机示教再现型向多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展，实现由第二代向第三代的过渡将成为焊接机器人追求的目标[9,10]。

目前，国内外大量应用弧焊机器人系统从整体上看基本都属于第一代或准二代的焊接由于焊接路径和焊接参数是根据实际作业条件预先设置的，在焊接时缺少外部信息传感和实时调整控制功能，这类弧焊机器人对焊接作业条件的稳定性要求严格，焊接时缺乏“柔性”，表现出明显的缺点。在实际弧焊过程中，焊接条件是经常变化的，如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化，焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均[9,12]。为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响，提高机器人作业的智能化水平和工作的可靠性，要求弧焊机器人系统不仅能实现空间焊缝的自动实时跟踪，而且还能实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制。

2. 机器人焊接智能化技术的主要构成

现代焊接技术具有典型的多学科交叉融合特点[5,11]，采用机器人焊接则是相关学科技术成果的集中体现。将智能化技术引入焊接机器人所涉及的主要技术构成可见图1 所示。其中包括：

图1机器人焊接智能化技术构成

1）焊接机器人对于焊接任务的自主规划技术；

2）焊接机器人的运动轨迹控制技术；

3）焊接动态过程的信息传感、建模与智能控制技术；

国外焊接的发展趋势

国外焊接的发展趋势可以从技术、市场和环境等方面来考虑。

从技术方面来看，国外焊接技术正在朝着更高效、更精确、更环保的方向发展。首先，自动化和机器人技术的应用在焊接领域得到了广泛应用，可以大大提高焊接的生产效率和质量。例如，自动化焊接设备能够准确地控制焊接电弧，提供更稳定的焊接质量。其次，激光焊接技术和电阻焊接技术等新兴焊接技术的发展，使得焊接过程更加精确和可控。此外，国外在焊接监测和质量控制方面也取得了一定的突破，利用无损检测、传感器技术和数据分析等手段，实现焊缝的实时监测和质量评估。

在市场方面，国外焊接行业正面临着新的发展机遇和挑战。随着全球经济的持续增长，对焊接产品的需求也在不断增加。特别是汽车、航空航天、船舶和能源等行业对高强度和耐腐蚀性焊接接头的需求量不断扩大。同时，环保意识的提高也推动了焊接行业向更绿色、清洁的方向发展。例如，采用高效能源的电弧焊接设备和低铬镍钢材料，减少焊接过程中的能量消耗和环境污染。

在环境方面，国外焊接行业正积极采取措施减少对环境的影响。首先，焊接过程中的废气和废水处理问题受到了越来越多的关注。一些国家已经制定了严格的环保法规，要求焊接企业安装废气处理装置和废水处理设备。其次，焊接材料的研发也朝着环保的方向发展，例如使用无铅焊料和低含铬镍的钢材来替代传统的焊接材料。

此外，国外焊接行业还面临着劳动力短缺的挑战。随着技术的不断进步，传统熟练焊工的数量正在逐渐减少，而对高技能焊工的需求却在增加。因此，培养和吸引年轻人从事焊接行业成为一个重要的课题。一些国家已经推出了相关的培训和教育计划，鼓励年轻人选择焊接作为职业发展的方向。

综上所述，国外焊接的发展趋势是朝着更高效、更精确、更环保和更自动化的方向发展。这需要不断的技术创新、市场拓展和环境保护，并带来新的机遇和挑战。同时，培养和吸引年轻人从事焊接行业也是一个重要的任务。

国内焊接技术应用现状与发展趋势

国内焊接技术的应用现状：

1.应用范围广泛：焊接技术在国内的应用范围较广泛，不仅在金属结构、船舶、航空航天、汽车、冶金、化工、电力等领域得到广泛应用，还涉及到日常生活中的各种器具和家具。

2.工艺水平较高：国内焊接技术在工艺水平和产品成品率方面取得了不小的进步，特别是在金属材料制造工业的应用中，焊接工艺水平相比以前得到了提高。

3.设备升级换代：国内焊接技术设备升级换代迅速，新技术、新设备不断涌现，为焊接工艺提高了效率，提高了产品质量。

4.人才队伍建设不足：国内焊接技术领域虽然发展迅速，但人才队伍建设仍不足，缺少高素质的技术人才，需要加强技术培训和人才引进等方面的工作。

发展趋势：

1.数字化技术：随着物联网等数字化技术的发展，焊接技术也将数字化化，通过焊接机器人、自动化焊接设备等数字化技术提高生产效率、减少人员工作强度，提高产品的质量稳定性。

2.高端焊接技术：随着国内制造业的转型升级，高端焊接技术越来越受到重视，特别是在核电、气体管道等领域。需要研发和应用更加精确、高效、安全的焊接技术，提高产品的质量和可靠性。

3.环保焊接技术：随着全球的环保意识不断提高，焊接行业也需要考虑环保因素，研发、应用环保型焊接技术和材料。

4.人才培养和梯队建设：随着焊接技术的发展，需要加强人才培养和梯队建设，提高技术工人的水平和素质，打造一支专业、高素质、高水平的焊接技术队伍。

自动化焊接培训中焊接机器人的路径规划与动态跟踪

自动化焊接技术的应用已经成为现代制造业中不可或缺的一部分，而焊接机器人作为自动化焊接技术的重要载体，其路径规划与动态跟踪技术更是关键。本文将从路径规划和动态跟踪两个方面探讨焊接机器人在自动化焊接培训中的重要性和应用。

一、路径规划

路径规划是指根据焊接工件的形状和尺寸，确定焊接机器人运动轨迹的过程。合理的路径规划能够确保焊接机器人按照预定的路径进行工作，并且能够高效地完成焊接任务。

1. 基于CAD模型的路径规划

现代焊接机器人通常能够通过导入CAD模型来进行路径规划。首先，利用CAD软件绘制焊接工件的三维模型，并在其中标注焊缝信息。然后，将CAD模型导入到焊接机器人的控制系统中，通过算法计算出焊接机器人的最佳运动轨迹。最后，根据路径规划结果，焊接机器人能够准确地进行焊接操作。

2. 正反向运动学算法的应用

焊接机器人在进行路径规划时，需要涉及到正反向运动学算法的应用。正向运动学算法能够根据关节角度计算出焊接机器人末端执行器的位置和姿态；而反向运动学算法则是通过指定焊接机器人末端执行器的位置和姿态，计算出关节角度。利用这两个算法的结合，即可实现焊接机器人的路径规划。

二、动态跟踪

动态跟踪是指焊接机器人在实际焊接过程中，通过传感器等装置对焊缝位置进行实时检测和跟踪的过程。通过动态跟踪技术，焊接机器人能够实时感知焊接工件的变化，保持焊接焦点的准确性和稳定性。

1. 视觉传感器的应用

视觉传感器是动态跟踪技术中常用的一种装置。焊接机器人通过视觉传感器不断获取焊接工件的图像，然后通过图像处理算法对焊缝进行检测和跟踪。在焊接过程中，如果焊缝发生变化，焊接机器人能够实时调整焊接路径，确保焊接质量。

2. 力传感器的应用

力传感器也是实现动态跟踪的重要装置之一。焊接机器人通过力传感器实时感知焊接瞬间的力变化，如果发现力超过设定阈值，说明焊接出现问题。焊接机器人能够通过调整焊接力度，保证焊接质量的一致性。

焊接自动化技术的现状以及发展研究

1. 引言

1.1 研究背景

焊接自动化技术是近年来随着工业生产需求的不断增长而备受关注的一个领域。随着科技的不断进步，人们对于焊接自动化技术的需求也越来越高，这也促使了焊接自动化技术的不断发展和完善。现今，随着工业生产的快速发展，焊接自动化技术在制造业中扮演着越来越重要的角色，成为提高生产效率、保证产品质量的重要手段。

尽管焊接自动化技术在工业生产中的应用越来越广泛，但仍然存在一些挑战和问题需要解决。自动化设备的投入成本较高、技术复杂度较大、对操作人员的要求较高等问题都制约了焊接自动化技术的推广和应用。我们需要对焊接自动化技术的现状进行深入分析和研究，以便更好地解决存在的问题，推动焊接自动化技术的进一步发展和完善。【研究背景】

1.2 研究目的

焊接自动化技术的研究目的是为了探讨并分析当前焊接自动化技术的发展现状，总结其应用领域以及存在的问题和挑战，进一步揭示焊接自动化技术的发展趋势，并探讨影响其发展的关键因素。通过对焊接自动化技术在工业生产中的应用进行深入研究，可以为企业提供更加高效、稳定和可靠的焊接工艺解决方案，进而推动工业生产的现代化和智能化发展。通过对焊接自动化技术的研究现状进行分析，可以为相关研究者提供参考和借鉴，促进该领域的进一步发展和创新。本研究旨在全面了解焊接自动化技术的现状和发展趋势，为其未来的研究和应用提供理论支持和实践指导。

2. 正文

2.1 焊接自动化技术的现状

焊接自动化技术的现状可以说是处于快速发展阶段。随着制造业的持续推进和技术的不断创新，焊接自动化技术已经在很多领域得到广泛应用。目前，焊接机器人已经成为焊接行业的主力军之一，具有高效、精准、稳定的特点，能够完成复杂的焊接任务。

除了焊接机器人，自动化焊接设备也在不断更新换代，采用了先进的控制系统和传感技术，不仅提高了焊接质量和效率，还降低了成本，减少了人为操作的错误。

浅谈焊接机器人的应用与发展

◇科技论坛◇　科技一向导　２０１３年３２期　

浅谈焊接机器人的应用与发展　

王涛　

（中国汽车技术研究中心天津卡达克汽车高新技术公司　中国天津３００３００）　

【摘要】焊接生产线机械自动化技术的应用经历了仿制、自行研制、稳步发展三个阶段。焊接制造行业的焊接专机将得到普遍应用，焊接　

生产过程中，机械化与自动化程度将提高１５％左右，焊接自动化程度将达到４０－５０％，为了发展焊接自动化技术，中国在“九五”计划中已将围绕　计算机技术的ＣＩＭＳ技术、ＣＡＤ／ＣＡＭ、ＣＡＰＰ、ＣＡＰＭ等技术列为重点推广项目。本文主要介绍焊接机器人技术的发展历程及应用现状。对焊　

接技术的种类及其特点做了简要介绍。并且将焊接机器人的视觉控制技术、智能控制技术及嵌入式控制技术等作为焊接机器人智能化技术的　

发展方向。　

【关键词】焊接机器人；智能机器人；焊接技术；应用现状；发展趋势　

１．焊接机器人的发展历程及现状　

１．１焊接机器人的发展历程　１９５９年。美国诞生了世界上第一台工业机器人ＵＮＩＭＡＴＥ。此后．　

机器人的应用和技术发展经历了以下三个阶段：　

第一阶段：示教再现型机器人。　这类机器人没有反馈外界信息的能力．不能够适应工作环境的变　

化。因此，在实际生产中受到了很大限制。　

第二阶段：可感知机器人。　这类机器人可感知￣０＃１－界环境。工作时．外界信息可通过传感器获　

得，从而，可以灵活调整工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。　第三阶段：智能型机器人　

这类机器人具有感觉能力，同时还具有独立判断、推理和决策的　能力。不仅能够在不同的外部环境中工作．而且还能够完成更加复杂　

的动作。因此，这类机器人在工业生产中得到了广泛的应用。　

１．２焊接机器人的应用现状　

在工业生产中，焊接机器人具有焊接质量稳定、适应工作环境、提　高生产效率等特点．被广泛应用于汽车制造、工程机械和金属结构等　

领域。　

上个世纪８Ｏ年代初．我国就对工业机器人的应用展开了深入研　

机器人焊接技术论文（2）

机器人焊接技术论文(2)

机器人焊接技术论文篇二

智能化机器人焊接技术研究进展

摘要：随着先进制造技术的发展，焊接技术的自动化、智能化得到了显著提升，无论是焊接精度、效率都得到了快速发展与提高，可以说未来智能化机器人焊接技术的发展是大势所趋，必然会在大部分的制造业中取代传统的手工焊接。本文通过对现代智能化机器人焊接技术研究进展，由此进一步探讨和研究未来的智能化焊接技术发展趋势。

关键词：智能化;机器人焊接技术;发展趋势;制造业

引言

现代科学技术的发展，传统焊接技术也已经发生了天翻地覆的变化，已经从过去单纯的手工式的焊接转变而智能化的操作，并且随着先进制造技术的发展，焊接技术的自动化、智能化得到了显著提升，无论是焊接精度、效率都得到了快速发展与提高，可以说未来智能化机器人焊接技术的发展是大势所趋，必然会在大部分的制造业中取代传统的手工焊接。从上世纪六十年代至今，焊接机器人控制与发展主要经历了三个阶段，包括示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。而现代计算机控制技术以及智能化微处理技术的发展，也进一步提升了智能化机器人焊接技术的发展速率，未来的智能化机器人不仅仅是能够按照预先的编程进行运行和焊接，同时也能够实现多项命令下的同时操作以及良好的应变能力，由此更加智能化、柔性化的进行加工和生产。

1.人焊接智能化技术的主要构成

现代焊接技术具有典型多学科交叉融合的特点，将现代智能技术引入到传统焊接应用中国，通过微处理技术和计算机技术，将预先程序事先植入到焊接机器人中，从而实现了其行为的自主性，由此使得其能够执行一系列复杂的动作，并且由于计算机的操控可以对其行为以及环境进行实时监控，从而保证了行为的有效性以及故障的可追溯性。可以说智能化机器人焊接技术是多种技术的集成，实现了远程监控管理、统一调度规划等多项功能，让现代焊接效率更高，流程更清晰，分工更明确，同时也更加便于管理与协调，仅仅需要通过改变一定的程序就能够实现整体的焊接模式和机器人行为，无疑与传统单一的机器人焊接而言有了长足的进步。

电焊机行业现状及发展趋势

电焊机行业现状及发展趋势(3)——电焊机行业“十一五”规划 ( 报批稿 )

3．电焊机发展趋势

随着市场竞争的日益加剧，适者生存，优胜劣汰将成为电焊机行业结构调整的必然趋势。有些电焊机企业在竞争中发展壮大，甚至发展成大集团；有些企业将面临破产，或被兼并、收购，从而退出电焊机行业。但无论是从目前电焊机产量构成比的发展趋势，还是从电焊机的技术发展方向上看，我国电焊机今后将向高效、节能、机电一体化和成套方面发展。

3．1 弧焊设备

弧焊设备是量大面广的焊接设备。弧焊设备从焊机自动化程度上分，有手工焊机、半自动焊机、自动化焊机、机器人焊机、智能化焊机；从电源性质上分，有交流焊机、直流焊机、交直流两用弧焊机；从控制方式上分，有晶闸管焊机、IGBT逆变焊机、数字式焊机、微机（单片）控制弧焊机；从使用方式上分，有焊条电弧焊机、气体保护焊机、埋弧焊机。

a. 目前，在我国弧焊设备正在逐渐赶上和接近国际水平，我国弧焊设备生产品种多，产品齐全。电流从10多安到1250安、从书包大小到大型埋弧焊机、从手工操作到智能化焊接机器人都有生产；IGBT逆变和单片机控制技术在弧焊设备中普遍应用，并制成较为通用的控制器，但晶闸管焊机仍然具有稳定的市场；CO2焊机、MIG焊机更多的采用一脉一滴的精确控制技术，使焊接飞溅更少，焊缝成形更加美观，焊接质量得到提高；数字式焊机的研制受到很多科研院所、大型企业的重视，并得到更多生产厂家的认知和欢迎；专家系统、智能化焊机、焊接质量监控与跟踪系统（如弧长跟踪，焊缝摆动装置，机械、光学、电子式焊缝跟踪等）的研究更加深入，应用越来越普遍；弧焊机器人在自动化生产、困难及有危害性生产环境中扮演着更加重要的角色；在弧焊设备的研制过程中，环保意识逐渐加强，软开关技术、焊接设备的电磁兼容性、无铅化生产、高频防护、防触电装置受到许多研究者、厂商、使用者的重视；绝大部分焊接生产厂家通过了ISO9000质量体系及3C强制性产品认证，加强内部管理、提高产品质量、树立品牌意识、提高市场竞争力已成为广大焊接设备生产厂家的自觉行动。

机器人焊接技术的应用工程分析报告

焊接机器人的工程应用

本文介绍了我国焊接机器人的应用状况、应用焊接机器人的意义和焊接机器人应用工程几个方面的情况，同时介绍了焊接机器人的4种最新的应用技术。

国焊接机器人技术的发展

我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。而在国外，工业机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。鉴于当时的国外形势，国家“七五”攻关计划将工业机器人的开发列入了计划，对工业机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要容，这样就把机器人技术和用户紧密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。与此同时于1986年将发展机器人列入国家“863”高科技计划。在国家“863”计划实施五周年之际，同志提出了“发展高科技，实

现产业化”的目标。在国市场发展的推动下，以与对机器人技术研究的技术储备的基础上，863主题专家组与时对主攻方向进行了调整和延伸，将工业机器人与应用工程作为研究开发重点之一，提出了以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，以后又列入国家“八五”和“九五”中。经过十几年的持续努力，在国家的组织和支持下，我国焊接机器人的研究在基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并已进入使用化阶段，形成了点焊、弧焊机器人系列产品，能够实现小批量生产。

我国焊接机器人的应用状况

我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在70年代末，电焊机厂与电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用于牌轿车底盘的焊接。“一汽”是我国最早引进焊接机器人的企业，1984起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊线。80年代末和90年代初，德国大众公司分别与和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，