智能焊接技术及应用 课件 2.3.1 电弧跟踪应用

智能焊接技术及应用传感技术在智能化焊接中的应用目录Contents学习目标01电弧跟踪应用02学习总结03一、学习目标理解焊接机器人传感技术的基本原理：掌握电弧跟踪在智能化焊接中的应用。学习目标了解各传感技术的具体应用场景：明确其提升焊接质量与效率的优势。了解数据采集系统对电弧跟踪技术在焊缝跟踪、质量控制等方面的支持作用。0204通过实际案例，学会分析电弧跟踪技术在机器人焊接中的应用方式与效果评估。0103二、电弧跟踪应用1.应用场景汽车制造行业：车身结构件焊接、排气管焊接。船舶与重型装备制造：厚板对接焊、曲面焊接。管道焊接与油气输送：环缝焊接、恶劣环境适应。钢结构与建筑行业：箱型梁焊接、现场安装焊接。广州机场建设投资集团有限公司曾开发过一款PHC管桩双焊枪智能焊接机器人。其所开发的双焊枪机器人构造，包括焊接小车、行进装置、焊枪控制箱、焊枪、焊枪稳定架等，其总体质量为22kg，有5套伺服电机，同时包括焊接跟踪功能，能够实现双焊枪的联合焊接姿态控制。双焊枪机器人构造二、电弧跟踪应用2.实用案例双焊枪机器人焊接头具备多自由度，能够根据电弧特征判断焊枪与管桩端头钣的相对位置，动态调整焊枪状态，实现智能化焊接。焊枪初始位置识别公式为：焊接过程中焊枪运动轨迹的电弧跟踪控制式为：管桩双枪焊接机器人电弧跟踪二、电弧跟踪应用管桩双焊枪机器人焊接施工顺序为：轨道安装、机器人就位、自动焊接、双枪姿态调整等，如图所示。管桩双焊枪机器人焊接施工顺序二、电弧跟踪应用根据500mm直径管桩的特征，焊接机器人采用如图所示的4道焊缝焊接工艺，第一焊道a_1、第二焊道b_1焊接时坡口尺寸较大，选用的焊接电流较大；第三焊道a_2、第四焊道b_2为盖面填充焊，为避免焊液流淌，采用较小焊接电流。各道焊接参数如表所示。管桩坡口四道焊接工艺示意图二、电弧跟踪应用焊道电压/V33322824电流/A340320280240小车速度/(mm/s)881212双焊枪机器人焊接工艺通过分两次完成焊接，显著提升了焊接效率，能够在16分钟内完成一圈焊接，效率是单焊枪机器人的两倍。焊接质量优良，焊缝表面光滑平整，无裂纹、夹渣、气孔等缺陷，满足三级焊缝的质量要求。焊接质量对比二、电弧跟踪应用与人工焊接相比，双焊枪机器人焊接的外观质量显著提升，焊缝表面饱满、光滑，无明显缺陷，而人工焊接则存在坑洞、不饱满、焊丝未融化等严重质量问题，如图所示。为进一步分析双焊枪机器人焊接管桩质量，分别对机器焊缝和人工焊缝切口进行了硬度测试，如图所示。焊缝切口硬度测试二、电弧跟踪应用硬度测试结果如图所示，双焊枪机器人焊接的焊缝的硬度高于人工焊接的焊缝，这可能是因为在双焊枪机器人焊接过程中，更加合适的焊接工艺参数和良好的冶金结合使焊缝组织致密，从而提高了焊缝的硬度。焊缝切口硬度测试结果二、电弧跟踪应用三、学习总结电弧跟踪技术能够实时检测焊缝位置和形状，自动调整焊枪的位置和姿态，实现毫米级的焊缝定位精度，尤其适用于厚板焊接和复杂结构焊接。智能焊接技术及应用感谢聆听主讲:朱征宇课后习题1.下列哪个行业不属于电弧跟踪技术的典型应用场景（）A.汽车制造行业（车身结构件焊接）B.船舶与重型装备制造（厚板对接焊）C.食品加工行业（食品包装密封）D.管道焊接与油气输送（环缝焊接）答案：C解析：电弧跟踪应用于汽车、船舶、管道、钢结构行业，食品加工行业与焊接无关，故排除A、B、D。课后习题2.管桩双焊枪机器人焊接500mm直径管桩时，采用的焊缝焊接工艺道数是（）A.2道B.3道C.4道D.5道答案：C解析：针对500mm直径管桩采用4道焊缝焊接工艺（a₁、b₁、a₂、b₂），A、B、D与课件内容不符，故排除。课后习题3.管桩双焊枪机器人焊接时，第一焊道（a₁）和第二焊道（b₁）选用较大焊接电流的原因是（）A.避免焊液流淌B.坡口尺寸较大C.盖面填充需求D.减少焊接时间答案：B解析：a₁、b₁焊接时坡口尺寸大，需较大电流；A、C是a₂、b₂用小电流的原因，D非核心原因，故排除。课后习题4.管桩双焊枪智能焊接机器人的构造组成包括（）（多选）A.焊接小车B.行进装置C.焊枪控制箱D.焊枪稳定架E.伺服电机（5套）答案：ABCD解析：机器人构造含焊接小车、行进装置、焊枪控制箱、焊枪稳定架，且有5套伺服电机，所有选项均正确。课后习题5.双焊枪机器人焊接相比人工焊接的优势包括（）（多选）A.焊接效率更高（16分钟/圈）B.焊缝表面光滑平整，无裂纹、夹渣C.焊缝硬度更高D.满足三级焊缝质量要求E.无需调整焊枪姿态答案：ABCD解析：双焊枪机器人效率高、质量好、硬度高且满足三级焊缝要求；E错误，机器人需动态调整焊枪姿态，故排除。课后习题6.管桩双焊枪机器人焊接施工顺序为：机器人就位、轨道安装、自动焊接、双枪姿态调整。（）答案：错误解析：施工顺序是“轨道安装→机器人就位→自动焊接→双枪姿态调整”，题干顺序错误。课后习题7.管桩双焊枪机器人焊接中，第三焊道（a₂）和第四焊道（b₂）为盖面填充焊，为避免焊液流淌，需采用（）焊接电流。答案：较小解析：课件提到盖面填充焊为防焊液流淌用较小电流，故填空处为“较小”。课后习题8.简述电弧跟踪技术在智能化焊接中的核心作用及典型适用场景。答案：核心作用：实时检测焊缝位置和形状，自动调整焊枪位置与姿态，实现毫米级焊缝定位精度；典型适用场景：汽车制造（车身、排气管焊接）、船舶与重型装备（厚板对接焊、曲面焊接）、管道焊接（环缝焊接）、钢结构（箱型梁焊接、现场安装焊接）。课后习题9.电弧跟踪应用中，常见的传感技术有（）。​A.接触式传感​B.激光视觉传感​C.红外传感​D.超声波传感​答案：ABCD​解析：接触式传感通过探针等与焊缝接触获取信息；激光视觉传感利用激光扫描焊缝获取三维信息；红外传感可检测焊接区域温度分布来辅助判断焊缝情况；超声波传感能检测焊缝内部和表面的一些特征，这些传感技术在电弧跟踪应用中都有一定的应用场景。课后习题10.影响电弧跟踪精度的因素有（）。​A.传感器的精度和分辨率​B.焊接电流大小​C.信号处理算法的优劣​D.环境干扰​答案：ACD​解析：传感器精度和分辨率直接影响采集数据的准确性，进而影响跟踪精度；信号处理算法的优劣决定了能否从传感器数据中准确提取焊缝信息；环境干扰如电磁干扰、光线变化等会影响传感器工作和数据采集，对跟踪精度产生影响。焊接电流大小主要影响焊接质量，对电弧跟踪精度无直接影响。课后习题11.在管桩四道焊接工艺中，采用较小焊接电流的是（

）。A.第一焊道a₁B.第二焊道b₁C.第三焊道a₂D.所有焊道均相同答案：C课后习题12