汽車制造中焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)

孫建偉

摘 要：由于當(dāng)今高科技工業(yè)技術(shù)取得了突飛猛進(jìn)式發(fā)展，汽車工業(yè)的智能化控制水平也在不斷升高，特別是在近一個(gè)時(shí)期以來(lái)，汽車使用者的多重化功能需求不斷擴(kuò)展和豐富，汽車工業(yè)的生產(chǎn)模式亦逐步擺脫了以往大規(guī)模、單一生產(chǎn)線的制作流程，開(kāi)始轉(zhuǎn)向柔性化、豐富化、精品化、藝術(shù)化的制作機(jī)制，汽車焊接制作業(yè)流程對(duì)焊裝機(jī)構(gòu)中的多功能化、靈活化程度控制標(biāo)準(zhǔn)愈發(fā)嚴(yán)格?；诖耍疚膶?duì)汽車制造中焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：汽車制造 焊接機(jī)器人 控制系統(tǒng)

1汽車車身焊接機(jī)器人操作機(jī)構(gòu)的組成元素

焊接機(jī)器人操縱裝備體系是功能獨(dú)立、動(dòng)作空間大、操作形態(tài)變化機(jī)動(dòng)、自動(dòng)性控制水平高、柔性效能佳的焊接作業(yè)機(jī)構(gòu)，具備豐富的加工效能、反復(fù)操作時(shí)精準(zhǔn)性強(qiáng)，對(duì)接品質(zhì)佳、抓取負(fù)荷重、操作效率高、操控安全可靠等工藝特性。焊接機(jī)器人裝備是焊接工藝達(dá)到柔性指標(biāo)要求的必然選擇，是否選用焊接智能機(jī)器人這一先進(jìn)性加工工具是車身焊接作業(yè)線是否具備應(yīng)有柔性化水平的基本象征之一。焊接智能機(jī)器人操作機(jī)構(gòu)的組成總體來(lái)說(shuō)是由焊接型智能機(jī)器人主體、機(jī)器人操控器、工裝現(xiàn)場(chǎng)轉(zhuǎn)換接觸器、工裝轉(zhuǎn)回操作支架、自動(dòng)調(diào)整支座以及機(jī)器人設(shè)備本體內(nèi)的七軸等多類部件所組成。在具體焊接操作過(guò)程中，再依據(jù)相應(yīng)的組裝要求實(shí)施與之相配套的功能組合。對(duì)某一已確定型號(hào)的智能機(jī)器人來(lái)講，也就確定了其本身所具有的抓重、操作半徑、加工精度等主要操作指標(biāo)，其加工高度可利用不同尺寸的機(jī)座來(lái)進(jìn)行調(diào)配。

智能機(jī)器人的操控機(jī)構(gòu)是由調(diào)控器來(lái)承擔(dān)，程序編制是依靠人工操作鍵盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。一般情況下焊接智能機(jī)器人具備一專多能的用途，比如可以同步完成拼組和焊接工序，或是同步完成涂膠和對(duì)接工序等，此類過(guò)程是依托焊裝智能機(jī)器人機(jī)構(gòu)本身的快速調(diào)換接頭及工裝機(jī)架的操作組合來(lái)迅即完成的，所耗時(shí)間只有幾秒，由此大幅度提升智能機(jī)器人的操作功效，減低工程運(yùn)行成本。

2智能機(jī)器人復(fù)合操作工藝

2.1智能機(jī)器人激光焊接工藝

所謂激光式焊接工藝是說(shuō)利用激光光束作為焊接過(guò)程中的熱能來(lái)源，智能機(jī)器人裝置充當(dāng)操作機(jī)構(gòu)，具備能量聚焦性強(qiáng)、供熱能力強(qiáng)、焊接功效高、焊接過(guò)程微變形等技術(shù)特點(diǎn)，可完成對(duì)薄板材料的快速焊接。激光焊接設(shè)備通常包括激光噴射儀、光線傳到機(jī)構(gòu)、焊接調(diào)控機(jī)構(gòu)等若干部分。由于依托激光發(fā)射所帶出熱能而進(jìn)行的熔焊作業(yè)對(duì)焊接接頭部分的精準(zhǔn)度要求甚為嚴(yán)格，所以不得不采用激光式焊接機(jī)器人來(lái)完成所需要的焊接作業(yè)工序，并選取不同于普通智能機(jī)器人的絞臂型焊裝機(jī)器人來(lái)完成這一操作過(guò)程。

2.2借助于智能機(jī)器人的激光遙控監(jiān)測(cè)工藝

視覺(jué)性直觀檢測(cè)作為當(dāng)今一款新式的檢測(cè)方法，具備檢測(cè)范圍寬、無(wú)需直接接觸、觀察方便、操作迅速、精度極高等工藝優(yōu)點(diǎn)。眼下此類技術(shù)檢測(cè)方式在汽車結(jié)構(gòu)性能檢測(cè)系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用，其可以完成汽車車身的遠(yuǎn)距離檢測(cè)，且可充分展示出汽車產(chǎn)品質(zhì)量上的誤差范圍，既提升了汽車制造中的質(zhì)量達(dá)標(biāo)率，亦給優(yōu)化工藝、縮小偏差構(gòu)建了一款閉合的操控體系。以智能機(jī)器人為基礎(chǔ)的柔性遠(yuǎn)程檢測(cè)體系，視覺(jué)認(rèn)知體系融入機(jī)器人裝備自身之中，借助于管控機(jī)器人的移動(dòng)路徑變化來(lái)操縱視覺(jué)反映器，并確定出其在空間的具體哪一部位，從而完成對(duì)測(cè)量目標(biāo)的測(cè)試。在車身焊接作業(yè)中，激光遙控檢測(cè)工藝獲得了大力的應(yīng)用，譬如車門(mén)蓋組裝、前身切削焊接、車體后部尾燈部位的確定等。

2.3智能機(jī)器人在汽車車體壓合工藝中的運(yùn)用

壓合工藝在高品質(zhì)汽車制造過(guò)程中占有極其重要的地位，傳統(tǒng)的壓合技術(shù)一般采用模具和壓機(jī)的形式，其投資費(fèi)用較高、占地面積較大。機(jī)器人系統(tǒng)與壓合技術(shù)的結(jié)合產(chǎn)生了機(jī)器人滾邊壓合新技術(shù)，它通過(guò)機(jī)器人與特殊設(shè)計(jì)壓合滾輪的配合，在一定的焊接壓力下實(shí)現(xiàn)諸如天窗頂蓋、四門(mén)兩蓋的壓合方式連接。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)多品種的混流生產(chǎn)，這樣可以降低投資

成本。

3汽車制造中焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)的研究（PLC）

PLC程序控制器是現(xiàn)階段工業(yè)上運(yùn)用最為廣泛的一款可編程的邏輯管控裝置，其可依托內(nèi)部速算來(lái)實(shí)現(xiàn)以往的繼電裝置的程序化控制過(guò)程、即時(shí)數(shù)學(xué)運(yùn)算過(guò)程以及模擬程序處置過(guò)程，并且尚可服務(wù)于多項(xiàng)條款間的密切溝通。PLC技術(shù)在汽車工業(yè)生產(chǎn)中獲得了充分的實(shí)踐應(yīng)用，其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中具備效能顯著、編程簡(jiǎn)潔、平穩(wěn)性良好的特點(diǎn)。白車體是汽車結(jié)構(gòu)中各類功能的支撐載體，在其未作外表涂裝、內(nèi)部裝飾以及整車總成之前，第一要先實(shí)施焊裝工序，而在整個(gè)白車體的焊制階段中，其車門(mén)部位的焊制是總體焊制作業(yè)中的基礎(chǔ)部分，車門(mén)對(duì)接品質(zhì)的優(yōu)劣在很大程度上關(guān)聯(lián)著整臺(tái)車的技術(shù)性能。

在針對(duì)于應(yīng)用PLC控制器的調(diào)控體系中，所選取的是模塊型的控制套路，焊裝作業(yè)流程的管控及焊制機(jī)器人的行為動(dòng)作管控是屬于相互獨(dú)立的兩類控制模塊，PLC裝置借助于適用訊息來(lái)裝配操作流程并和焊接機(jī)器人進(jìn)行密切的協(xié)作，其操作程序在實(shí)際操作環(huán)節(jié)中可借助于相應(yīng)的起始符號(hào)、結(jié)束符號(hào)以及BBC檢測(cè)數(shù)碼來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞的有效性。實(shí)際控制流程為：控制系統(tǒng)啟動(dòng)，PLC控制焊接機(jī)器人上電復(fù)位，然后由系統(tǒng)對(duì)夾具位置、行程開(kāi)關(guān)等傳感器信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)并與程序中的模塊參數(shù)進(jìn)行互相比對(duì)，然后由PLC進(jìn)行邏輯運(yùn)算后輸出相應(yīng)的指令，調(diào)整夾具的位置；夾具夾緊工件后，由PLC控制焊接機(jī)器人進(jìn)行工作，即PLC發(fā)出相應(yīng)的通訊指令，有機(jī)器人將指令與自身儲(chǔ)存器的相關(guān)指令進(jìn)行比對(duì)后，選擇合適的模塊程序，完成焊接動(dòng)作和位姿調(diào)整，焊接過(guò)程中的焊接電流大小、通斷時(shí)間都是由機(jī)器人自身的控制器完成的。PLC系統(tǒng)采用模塊化編程，可以通過(guò)調(diào)用不同的子程序進(jìn)行焊接，這有利于提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性、靈活性，可實(shí)現(xiàn)基于PLC汽車焊裝機(jī)器人控制系統(tǒng)的高效運(yùn)作。

結(jié)語(yǔ)：

隨著汽車制造行業(yè)發(fā)展，目前焊接機(jī)器人技術(shù)也已經(jīng)有了較大的突破，而且由于其自身的突出優(yōu)勢(shì)，讓其在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用越來(lái)越深入。為了進(jìn)一步的促進(jìn)焊接機(jī)器人技術(shù)的突破，促進(jìn)汽車制造行業(yè)的發(fā)展，我們必須要對(duì)焊接機(jī)器人的控制系統(tǒng)進(jìn)行分析研究，通過(guò)這種理論研究來(lái)掌握各模板之間的連接形式和開(kāi)發(fā)工具，在理論中促進(jìn)實(shí)踐的發(fā)展，進(jìn)行技術(shù)的優(yōu)化。

參考文獻(xiàn)：

[1] 趙淵博.焊接機(jī)器人在焊接生產(chǎn)線中的應(yīng)用意義與在汽車車身焊接生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].科技展望，2016，26（32）：134.

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