2011-09-05
焊接是制造業(yè)中最重要的工藝技術(shù)之一，隨著社會(huì)的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工焊接已不能滿足現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)品制造的數(shù)量和質(zhì)量的要求，因此，保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、提高生產(chǎn)率和改善勞動(dòng)條件已成為現(xiàn)代焊接制造工藝發(fā)展亟待解決的問題。當(dāng)今信息化技術(shù)的發(fā)展為焊接自動(dòng)化提供了十分有利的技術(shù)基礎(chǔ)，并已在半自動(dòng)焊、專機(jī)設(shè)備以及自動(dòng)焊接技術(shù)方面取得了許多成果，而從21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展要求來看，焊接自動(dòng)化已是必然趨勢。
以焊接專機(jī)為代表的剛性自動(dòng)化技術(shù)，以及以焊接機(jī)器人為代表的柔性自動(dòng)化技術(shù)率先成為了焊接自動(dòng)化發(fā)展的主要內(nèi)容。但是上述焊接自動(dòng)化技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)會(huì)受到系統(tǒng)編制的程序?qū)τ诂F(xiàn)場實(shí)際環(huán)境的適應(yīng)性這一關(guān)鍵性問題的困擾，其中最主要的原因則是現(xiàn)場焊接環(huán)境中的各種實(shí)際要素相對于編程時(shí)相應(yīng)的理想要素的變化，尤其是焊接對象在位姿尺寸上的不可預(yù)知的誤差，如加工和裝配上的誤差所導(dǎo)致的焊縫位置和尺寸的靜態(tài)變化，或者是焊接過程中工件受熱及散熱條件的改變所造成的焊道動(dòng)態(tài)變形。
而解決該問題一般有兩種思路，一種就是通過采用提高工件的加工精度、提高工裝夾具的裝配精度，來嚴(yán)格控制和減小環(huán)境應(yīng)用中的誤差，但是這種方法將明顯地提高企業(yè)的生產(chǎn)制造成本，以及時(shí)間消耗。因此，越來越多的目光集中于另外一種更具智能化特點(diǎn)的解決思路——自適應(yīng)焊接方式，而焊縫跟蹤技術(shù)就是其中一項(xiàng)基本且關(guān)鍵的技術(shù)。
焊縫跟蹤主要是利用傳感器連續(xù)地檢測出實(shí)際帶有偏差的焊縫，并通過控制器相應(yīng)地調(diào)整焊接路徑與相關(guān)焊接參數(shù)，從而達(dá)到保證焊接質(zhì)量可靠性的目的，從而基本解決影響焊接質(zhì)量最主要的“焊接路徑偏離焊縫”這一問題。焊縫跟蹤技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，不但在機(jī)器人焊接中很常見，而且在焊接專機(jī)中也非常普遍，只不過焊接專機(jī)并不能像機(jī)器人那樣進(jìn)行靈活多樣的運(yùn)動(dòng)編程。
焊接傳感技術(shù)對焊縫跟蹤技術(shù)發(fā)展有著很大的影響，甚至新的傳感器的出現(xiàn)，常常引起整個(gè)焊縫跟蹤系統(tǒng)的變革。經(jīng)過大約40多年的發(fā)展，焊接傳感器已經(jīng)形成了一個(gè)龐大的體系（如圖1所示）。其中，使用機(jī)器視覺等先進(jìn)智能技術(shù)的光學(xué)式傳感器在適用工藝和對象（可適用如MIG/MAG，TIG，等離子、激光焊等多種焊接工藝，以及碳鋼、鋁合金等多種材料的焊接對象）、檢測精度與實(shí)時(shí)性（一般可達(dá)0.5mm精度級和50Hz）和應(yīng)用場合（除了焊縫跟蹤，還可以完成焊前識別定位和焊后無損檢測等）等方面具有優(yōu)勢。據(jù)日本大阪大學(xué)焊接研究院的調(diào)查顯示，光學(xué)式傳感器將長期主導(dǎo)未來的焊接傳感器的發(fā)展。
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