焊接机器人自动控制.pptVIP

4.8 弧焊机器人 焊接机器人是应用最广泛的工业机器人，全世界现役的工业机器人约有一半的工业机器人用于焊接领域，其主要集中在汽车、摩托车、工程机械等行业，特别是汽车行业是焊接机器人的最大用户。 焊接机器人突破传统的焊接刚性自动化，开始了一种柔性自动化的新方式，被认为是具有焊接自动化革命性的进步。 4.8.2 弧焊机器人概述 （1) 弧焊机器人特点 焊接机器人应用中最普通的主要有两种，弧焊机器人和点焊机器人。分别能进行电弧焊自动操作和电焊自动操作。 弧焊机器人从60年代诞生到现在可分为三代: 第一代:示教在线型 第二代:基于一定传感信息的离线编程 第三代:智能机器人 与点焊机器人相比，弧焊机器人有以下特点： （1）点焊机器人受控运动方式是点位控制型，只在目标点上完成操作；而弧焊机器人受控运动方式是连续轨迹控制型，即机械手总成终端按预期的轨迹和速度运动。 （2）由于弧焊过程比点焊过程复杂得多，要求机器人终端的运动轨迹的重复精度、焊枪的姿态、焊接参数都要有更精确的控制。 （3）弧焊机器人经常工作在焊缝短而多的情况，需要频繁地引弧和收弧，因此要求机器人具有可靠的引弧和收弧功能。对于空间焊缝，为了确保焊接质量，还需要机器人能实时调整焊接参数。 （4）电弧焊时容易发生粘丝、断丝等故障，如不及时采取措施，将会损坏机器人或报废废工件，因此要求机器人必须具有及时检出故障并实时自动停车、报警等功能。 （2）弧焊机器人工作原理 ① 弧焊机器人的构成 弧焊机器人主要包括机器人和焊接系统两部分。弧焊机器人焊接系统一般由焊机、送丝机构、回转自动变位机、焊枪清洗装置和安全装置等组成，如图4-47所示。 图4-48是弧焊机器人用两轴数控焊接变位机的硬件结构图。 4.8 弧焊机器人 ② 弧焊机器人的焊接系统 a、焊接电源 我国常用晶闸管式弧焊整流器或晶体管式电源。 b、弧焊机器人焊缝跟踪传感器 焊接条件的变化要求弧焊机器人能实时检测出焊缝的偏差，并调整焊接路径和焊接参数，保证焊接质量的可靠性。 弧焊机器人焊缝跟踪系统的结构一般包括传感器、PC处理器、机器人专用控制器、机器人本体及焊接设备等。 传感器采集到信号传送到PC，经过一系列的数据处理过程和图像显示后，PC与机器人专用控制器进行数据通信，然后将控制信号传送机器人本体，控制焊接过程的正确运行，系统框图如图4-49所示。 c 弧焊机器人CAN总线控制网络 1）CAN总线特点 CAN总线协议是一种新型的串行总线协议，现在已经被越来越多地应用在弧焊机器人的控制中。CAN总线是一种多主站总线，通信介质可以是多绞线、同轴电缆或光导纤维。CAN网络与一般网络的区别在于，它是一种专门用于工业自动化的网络，其物理特性及网络协议特性更强调工业自动化的低层检测及控制。 CAN协议的一个最大特点是可以对通信数据块进行编码，使不同的结点同时接受到相同的数据，这一点在分布式控制系统中是非常有用的。CAN协议采用CRC检验并提供了相应的错误处理功能，保证了数据通信的可靠性。 2）基于CAN总线的焊接机器人原理 图4-50为基于CAN总线的焊接机器人的总体设计框图。 系统的工作原理为：IPC将操作者的命令换成PCCAN控制卡识别的数据，PCCAN控制卡接到数据后按照CAN总线的协议标准，以“标识符—数据长度—数据场”的形式发送给各轴的控制卡。各轴控制卡依据标识符判断是否为自己应处理的数据，若是，则按照相应的算法解释数据场的内容，转化成驱动步进电机的信号，控制焊接执行机构完成相应的动作。各轴之间也按CAN协议相互通信，实现动作的协调进行。编码器实时监测机构的动作，将误差反馈给相应轴的控制卡中进行拟合，从而实现系统的闭环控制。PCCAN采用了CSMA/CD的信息传输控制技术，允许总线上各结点平等地享用总线。 （3） 弧焊机器人在生产中具有以下作用： （1）稳定和提高焊接质量，保证其均一性。采用机器人焊接时可以保证每条焊缝的焊接参数稳定不变，使焊缝质量受人的因素影响降低到最小，因此焊接质量很稳定。 （2）提高焊接生产率。对于弧焊机器人生产线来说，它由一台调度计算机控制，只要白天装配好足够的焊件，并放到存放工位，夜间就可以实现无人或少人生产。 （3）改善劳动条件。电弧焊时，存在弧光、烟尘、飞溅、热辐射等不利于操作者身体健康的因素，而使用弧焊机器人以后，可以使焊接操作者远离上述不利因素。 （4）可用在核能设备、空间站建设、深水焊接等极限条件下，完成人工难以进行的焊接作业。 （5）为建立柔性焊接生产线提供技术基础。 4.8.3 示教再现型弧焊机器人 目前在役的弧焊机器人