智能制造與機(jī)器人焊接技術(shù)的集成與應(yīng)用

許良良

摘要：伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)制造技術(shù)已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展的步伐，尤其是工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)在當(dāng)前階段面臨著巨大的挑戰(zhàn)，而人工智能技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，則給傳統(tǒng)制造行業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。工業(yè)機(jī)器人作為智能制造技術(shù)的代表，其有著占地面積小、利用效率高的優(yōu)勢(shì)，受到了人們的青睞，也越來(lái)越多的被應(yīng)用到各行各業(yè)之中。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;智能制造;工業(yè)制造

引言

在焊接機(jī)器人的前景當(dāng)中，出現(xiàn)了之前從未出現(xiàn)的機(jī)遇，就是在技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，焊接機(jī)器人的售價(jià)卻是在下降，性價(jià)比的提升成為了顯而易見的事情;除此之外，現(xiàn)在階段的勞動(dòng)力成本處于一個(gè)不斷上升的狀態(tài)，我國(guó)邁出了由工業(yè)制造大國(guó)向工業(yè)制造強(qiáng)國(guó)的腳步。在這個(gè)過程當(dāng)中，需要提升我國(guó)的產(chǎn)品質(zhì)量、讓產(chǎn)業(yè)的加工手段得到提高，以此來(lái)增加我國(guó)企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，這些現(xiàn)象都可表明在焊接機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展前景以及發(fā)展空間。

1工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

1.1提高產(chǎn)品生產(chǎn)效益

在工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)機(jī)器人可替代工人完成難度較高的工作，降低智能制造企業(yè)的人工成本。同時(shí)，工人在完成枯燥的生產(chǎn)制造操作時(shí)，易出現(xiàn)心理情緒，影響操作的精度，工業(yè)機(jī)器人沒有情緒，可持續(xù)保障工作的精度，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。可見，在智能制造中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，制造企業(yè)可獲得更高的生產(chǎn)效益。

1.2降低生產(chǎn)成本

在當(dāng)今社會(huì)，企業(yè)用工成本呈現(xiàn)出連年上漲的趨勢(shì)，這為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了很重的負(fù)擔(dān)，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，由機(jī)器人代替一線工人已是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。傳統(tǒng)的人力用工往往存在著很多的問題，企業(yè)不僅要為他們支付較高的薪資報(bào)酬，而且還要在安全、環(huán)境等方面提供有力的保證，且工人還具有流動(dòng)性高的特點(diǎn)，一旦出現(xiàn)用工荒，將會(huì)給企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)很大影響。而相對(duì)來(lái)說，機(jī)器人則不存在以上缺點(diǎn)，機(jī)器人的使用成本也只包括制造成本和維修成本，相比于人工成本則少了很多。另外機(jī)器人還具有工作效率高、工作時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，只要日常維護(hù)保養(yǎng)得當(dāng)，機(jī)器人可以保持長(zhǎng)時(shí)間的高效工作。例如：在汽車制造行業(yè)，大力推廣使用工業(yè)機(jī)器人可以降低人工成本的支出，還可以提高工作的精度和質(zhì)量，大幅度增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益[1]。

2工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用

2.1工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器人可以應(yīng)用在各種生產(chǎn)活動(dòng)中，既可以是不相同的單品生產(chǎn)線，也可以是不同生產(chǎn)規(guī)模的柔性生產(chǎn)線。在這些生產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人可以提升工作效率、改善工作環(huán)境，減少對(duì)原材料的浪費(fèi)，降低工業(yè)生產(chǎn)的成本。例如：機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)和不同類型數(shù)控機(jī)床的連接，從而可以按照不同要求來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，為打造柔性生產(chǎn)線打下良好的基礎(chǔ)。在一些制造企業(yè)中，加工工件的生產(chǎn)線主要包括臥式加工中心和機(jī)器人兩大部分，而工業(yè)機(jī)器人則主要負(fù)責(zé)工件的搬運(yùn)任務(wù)，通過掃描系統(tǒng)，控制器可以根據(jù)機(jī)器人的掃描結(jié)果來(lái)判斷何時(shí)運(yùn)輸工件。工業(yè)機(jī)器人還可以使用視覺傳感器來(lái)進(jìn)行精確定件，實(shí)現(xiàn)工件的運(yùn)輸任務(wù)。

2.2焊接跟蹤技術(shù)

焊接機(jī)器人能因地制宜地在焊接空間中自動(dòng)尋找與跟蹤焊縫，對(duì)焊縫的起點(diǎn)與終點(diǎn)實(shí)施跟蹤，實(shí)現(xiàn)焊槍能夠自動(dòng)的對(duì)焊縫的位置實(shí)施自適應(yīng)的控制。焊縫跟蹤技術(shù)的使用，能夠跟蹤傳感電弧電壓，這樣就能夠自動(dòng)的尋找焊縫的起點(diǎn)與終點(diǎn)，并為焊接的弧長(zhǎng)提供參考點(diǎn)，這樣，在焊接的過程中，機(jī)器人就可以根據(jù)弧長(zhǎng)的變化來(lái)感應(yīng)焊接的起點(diǎn)與終點(diǎn)，自動(dòng)的采用電弧傳感器控制電壓自適應(yīng)的對(duì)焊接過程進(jìn)行控制[2]。

2.3控制系統(tǒng)軟件單元的組成

控制系統(tǒng)的核心定義是網(wǎng)絡(luò)通信。主要工作方法是通過網(wǎng)絡(luò)將PLC，工裝精密定位軸，abb弧焊機(jī)器人系統(tǒng)，人機(jī)界面，機(jī)器人外軸，固定缸通訊閥，電焊機(jī)系統(tǒng)和其他控制組件集成到控制系統(tǒng)中。溝通。這是工業(yè)模式下相對(duì)穩(wěn)定的通信系統(tǒng)架構(gòu)。主控制器采用PLC，移動(dòng)軸可以確定位置，控制夾緊缸，并配置和調(diào)整焊接機(jī)器人的工作。人機(jī)界面可以將這些數(shù)據(jù)上傳到控制系統(tǒng)。通過這些系統(tǒng)的合作，利用各種領(lǐng)先的制造技術(shù)，將原來(lái)的車間規(guī)劃轉(zhuǎn)化為智能自動(dòng)化信息項(xiàng)目。

2.4在汽車企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

第一，在零部件運(yùn)輸環(huán)節(jié)。工業(yè)機(jī)器人可自動(dòng)完成汽車零部件的運(yùn)輸與裝配工作，根據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可為工業(yè)機(jī)器人配置不同工具，保障零部件運(yùn)輸與裝配的準(zhǔn)確性，如法蘭盤抓放工具等。第二在車體焊接環(huán)節(jié)。該汽車制造企業(yè)編制焊接工作運(yùn)行程序，置于工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)中，為工業(yè)機(jī)器人配置相應(yīng)的焊接工具，與傳感器配合使用，自動(dòng)完成車體焊接操作。和人工操作相比，焊接機(jī)器人的操作更為準(zhǔn)確，且焊接機(jī)器人可根據(jù)車體焊接要求，完成人圓弧插補(bǔ)或直線插補(bǔ)等操作，提高焊接質(zhì)量。第三在外車噴漆環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)汽車噴漆環(huán)節(jié)，人工操作可能出現(xiàn)噴漆厚度不均等現(xiàn)象，影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。為工業(yè)機(jī)器人配置相應(yīng)的噴漆工具與程序，可保障外車噴漆的一致性，并在噴漆結(jié)束后完成涂膠操作，提高生產(chǎn)效率。第四在整車裝配環(huán)節(jié)。隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，制造企業(yè)使用的零部件越來(lái)越多，人工裝配表現(xiàn)出精度低、效率低等問題。該汽車制造企業(yè)在整車裝配環(huán)節(jié)配置裝配機(jī)器人，可根據(jù)內(nèi)置程序規(guī)范裝配汽車座椅、車窗、車內(nèi)電池、燈具及儀表等部件，保障整車裝配的精度，提高汽車產(chǎn)品的質(zhì)量[3]。

3工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用策略

3.1加強(qiáng)科技創(chuàng)新、提升技術(shù)水平

由于我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用起步相對(duì)較晚，和西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著不小的差距，生產(chǎn)機(jī)器人所用的一些關(guān)鍵零部件還需要從國(guó)外進(jìn)口。針對(duì)這些問題，相關(guān)部門還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的技術(shù)投入以及資金投入，以提高國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的整體集成化水平，滿足企業(yè)智能制造的需求，不斷縮短和世界先進(jìn)水平的差距。例如：智能制造企業(yè)可以自主研發(fā)關(guān)于機(jī)器人服務(wù)平臺(tái)和工業(yè)云平臺(tái)，組建起專業(yè)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)和維護(hù)保養(yǎng)團(tuán)隊(duì)，并結(jié)合企業(yè)自身智能制造的需求來(lái)進(jìn)行機(jī)器人的研發(fā)，從而完成企業(yè)柔性智能裝配系統(tǒng)以及自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)。

3.2加強(qiáng)性能優(yōu)化

目前我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在制造企業(yè)中的應(yīng)用集中于運(yùn)輸、焊接等環(huán)節(jié)，性能相對(duì)單一。為擴(kuò)大工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用廣度，工業(yè)機(jī)器人的性能需不斷優(yōu)化，結(jié)合智能制造企業(yè)的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)線的全覆蓋，真正實(shí)現(xiàn)智能制造。例如，企業(yè)可將工業(yè)機(jī)器人中設(shè)置智能化識(shí)別功能，利用光譜圖像識(shí)別技術(shù)，將外觀存在瑕疵的產(chǎn)品剔除，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品驗(yàn)收環(huán)節(jié)的自動(dòng)化;企業(yè)可將人工智能技術(shù)用于工業(yè)機(jī)器人中，提高工業(yè)機(jī)器人的操作精度與輔助性能，可將其拓展至產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，自動(dòng)完成設(shè)計(jì)、質(zhì)量評(píng)估與出圖等操作;結(jié)合醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用要求，進(jìn)行焊接工業(yè)機(jī)器人與穿刺機(jī)器人的研發(fā)，將工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域從汽車、鋼鐵等行業(yè)，拓展至醫(yī)療、食品、建筑材料與電子等領(lǐng)域，推動(dòng)行業(yè)的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展。

4結(jié)束語(yǔ)

加強(qiáng)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用不僅可以提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，打造出柔性生產(chǎn)線，還能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)制造的智能化發(fā)展，因此只有加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的探索和創(chuàng)新才能夠充分發(fā)揮出工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，不斷推動(dòng)智能制造向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

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