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视觉传感器在工业中的作用-焊接自动化

发布时间:2021-07-28
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1.   背景

作为机械加工领域应用最为广泛的加工方法之一,焊接在国民生产中具有非常重要的地位。传统的手工焊接工作环境差,焊接效率低,且焊接质量依赖于工人的经验技术,已经无法满足现代工业生产的需求。因此提高焊接质量和效率,同时改善焊接工作环境已经成为现代焊接作业中亟待解决的问题。

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2.   近况

近年来,对机器人的相关应用研究不断深入,特别是在工业焊接领域得到了广泛的使用。目前,在自动焊接生产中,应用最多的是“示教再现”和离线编程两种工作方式。 “示教再现”即在焊接作业前,手动控制机器人焊接系统对待焊工件进行焊接示教,并保存示教路径信息。在实际的焊 接作业中,根据示教信息,焊接机器人即可完成自动焊接。在焊缝形状相对单一、焊接 工况简单的情况下,这两种模式都有着不错的焊接效果。然而,在实际的生产工况中, 焊接目标多变,且工作环境复杂,而这些工作模式无法感知工况,对环境的变化缺乏一 定的灵活性。这就大大降低了生产效率,增加了生产成本。因此机器人焊接的智能化是未来发展的必然趋势,而焊接视觉系统在此环节中发挥着重要的价值。

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3.视觉传感器在自动化焊接中的作用

为了实现机器人焊接的智能化,基于各类传感器的焊接方案得到了广泛应用。将传感系统与焊接机器人结合起来,可实时获取焊接工况的相关信息,通过对这些信息的分析处理,即可在焊接过程中实时调节焊接参数,完成自动焊接作业。在过去的研究中,常用的传感器主要有超声波传感器、红外传感器、电弧传感器以及视觉传感器等。其中,视觉传感器(2d传感器/3D相机可以实现非接触测量,且测量精度高、获取信息丰富,同时具有较强的抗弧光干扰能力,在工业领域中得到了广泛的应用。将视觉传感测量与工业机器人结合起来,如同给机器人装上了智慧的“眼睛”,使 得机器人不接触工件,也可根据视觉传感器的反馈信息来实时感应工况变化。这对拓 展机器人的工业应用、提升制造业的自动化和智能化程度具有重大意义。基于视觉传感的机器人焊接通过视觉传感器实时获取焊接工况信息,对焊接目标进行分析计算, 从而自动提取焊缝特征信息和焊接路径,根据得到的焊缝位置信息与焊枪的实时位置 之间的偏差,对机器人运动进行及时调整,从而实现焊缝的准确焊接。 发达国家对基于视觉引导的机器人自动焊接技术研究较为深入,而我国在一些自动焊接的关键技术上还与欧美等国存在不小的差距。同时,由于国外焊接机器人发展成熟,成本较低,价格优势也是其占据国内焊接市场的一大因素。因此,必须加强国内自动焊接技术的研究,促进国产焊接机器人的发展,从而提升我国生产制造的自动化和智能化水平。

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