智能焊接制造基础 课件 第七章 机器人焊接技术

机器人焊接技术POWERPOINTDESIGN主讲人时间智能焊接制造基础第七章01.工业机器人基础02.焊接机器人系统03.焊接机器人运动控制04.离线编程技术目录.05.焊接机器人传感技术06.焊接机器人应用工业机器人基础PART01工业机器人概念源于1954年，1961年Unimate

诞生，20世纪70年代商业化，我国20世纪90年代起步，21世纪迅速发展，2024年全球约428万台机器人运行，中国保有量达180万台。发展历程第一代

示教再现型第二代具有感知功能第三代

智能型

随着科技发展，智能机器人应用将增多。三代机器人工业机器人是现代制造业的关键设备，其发展水平体现国家制造业的自动化和智能化程度，对提高生产效率、产品质量和企业竞争力至关重要。重要性工业机器人概述Unimate工业机器人

由机械机构、传感器、控制器和驱动源组成，各部分协同工作，完成复杂任务。构成按结构坐标系分直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型和多关节型；按运动方式分点位控制型和连续轨迹控制型；按移动方式分固定式和移动式。分类包括自由度、额定速度、额定负载、工作空间、定位精度、重复精度、分辨率等，这些参数决定机器人性能和适用场景。技术参数工业机器人构成与分类机器人组成部分的相互关系

不同坐标系的机器人

工业机器人的主要技术参数

机器人的自由度

工业机器人工作空间

焊接机器人系统PART02提高焊接质量稳定焊接质量，保证均一性，适应复杂焊缝，提升产品品质。改善工作环境降低劳动强度，减少对操作者技术水平要求，提高安全性，改善工作环境。提高生产效率24小时连续生产，应用高速高效焊接技术，显著提高焊接效率。特点010203灵活运动系统焊接机器人需6个以上自由度，以实现各种空间轨迹运动和焊枪姿态调整。高精度定位与重复精度点焊机器人精度需达焊钳电极直径1/2，弧焊机器人轨迹重复精度需小于焊丝直径1/2。大容量存储与示教功能机器人需足够内存存储焊接程序和工艺参数，示教功能需方便操作者示教焊缝位置和姿态。焊接工艺要求采用电阻点焊工艺，需点位控制，负载能力强，适用于汽车车身等点焊场景。点焊机器人采用气体保护电弧焊工艺，需精确控制焊枪轨迹、姿态和焊接参数，适用于各种复杂焊缝焊接。弧焊机器人固定式稳定性好，适用于高精度焊接；移动式扩大工作范围，适用于大型结构焊接。固定式与移动式分类电阻点焊机器人

弧焊机器人

固定式与移动式焊接机器人

航天部件焊接机器人工作站

建筑型钢机器人焊接

焊接机器人运动控制PART03010203控制计算机示教盒轴控制器核心部件，负责任务管理和控制策略制定。人机交互装置，用于示教机器人运动轨迹和参数。控制机器人各轴运动，实现精确位置、速度和加速度控制。控制系统硬件焊接机器人运动控制系统中的硬件构成

焊接机器人的轴伺服控制系统”示教盒示教方式直观方便，离线编程方式提高编程效率和灵活性。直线插补和圆弧插补是关键，通过算法确定焊枪运动轨迹，保证焊接质量。完成复杂坐标变换和矩阵运算，实现机器人末端执行器的精确运动控制。运动控制软件插补计算编程方式控制系统软件弧焊机器人离线编程技术PART04利用计算机图形学建立模型，离线完成轨迹规划和编程，提高编程效率，减少示教时间，降低制造成本。定义与优势01广泛应用于汽车制造、航空航天、机械加工等领域，尤其适合复杂工件和大批量生产。应用场景02离线编程技术是提高机器人焊接效率和质量的关键技术，也是实现机器人焊接智能化和自动化的基础。重要性03概述轨迹规划规划焊枪运动轨迹，考虑焊接工艺要求和机器人运动学约束。仿真与优化通过仿真验证编程结果，优化轨迹和参数，提高焊接质量和效率。建模构建机器人、工件和环境的三维几何模型，为编程和仿真提供基础。STEP03STEP01STEP02离线编程流程机器人及环境建模

焊接轨迹规划

机器人焊枪防碰撞仿真

机器人焊接实景

机器人焊接运动仿真

盾构机焊接采用离线编程技术，实现盾构机筒体和零部件的高效焊接，提高焊接质量和生产效率。汽车门框焊接通过离线编程优化焊接路径，减少碰撞和干涉，提高焊接精度和外观质量。压缩机外壳焊接利用离线编程技术，实现复杂曲面焊缝的精确焊接，保证产品密封性和可靠性。应用案例盾构机筒体焊接焊接机器人传感技术PART05010203焊丝接触传感器通过焊丝与工件接触检测电信号，确定焊接位置，适用于自动寻位。应用广泛应用于管道焊接、平板搭接等场景，提高焊接效率和精度。优势与局限成本低，无需考虑工件干涉，但寻位时间长，受焊缝类型和工件表面质量限制。接触式传感器焊丝接触寻位

管件的焊丝接触寻位

平板搭接的焊丝接触寻位

01利用激光和相机获取焊缝图像，实现自动寻位和焊缝跟踪。激光视觉传感器02用于复杂焊缝的精确焊接，如叶片、箱体隔板等，提高焊接质量和适应性。应用03精度高，非接触测量，但对光照和表面质量要求高，设备成本较高。优势与局限视觉传感器激光扫描视觉传感器工作原理

激光扫描视觉传感器工作原理

实际焊缝的检测图像

自动化程度高，减少人工干预，提高焊接效率。提高生产效率能够适应各种复杂形状和尺寸的工件，提高机器人焊接的灵活性和适用性。适应复杂工件通过实时监测和反馈控制，保证焊接过程稳定性和焊缝质量。提高焊接质量传感技术的重要性栅格结构焊接激光视觉寻位

激光视觉焊缝跟踪

机器人焊接叶片

机器人焊接箱体隔板

焊接机器人应用PART06由机器人、变位机、移动装置和弧焊电源等组成，实现零部件的高效焊接。系统组成采用实芯焊丝熔化极气体保护脉冲电弧焊，满足不同结构零部件的焊接要求。工艺方法提高焊接效率，降低劳动强度，改善焊接环境，提高产品质量。效益盾构机零部件焊接盾构机零部件的机器人焊接

系统模拟图

实际系统

刀箱机器人焊接模拟仿真

刀箱机器人焊接

采用双机器人焊接方案，实现盾体环缝和纵缝的对称焊接。系统组成采用实芯焊丝熔化极气体保护脉冲电弧焊，控制焊接变形，保证焊接质量。工艺方法提高焊接效率，减少焊接变形，提高盾体整体性能和可靠性。效益盾构机盾体焊接盾构机盾体的机器人焊接

系统模拟图

实际盾体器人焊接工作站

模拟仿真

机器人焊接

盾体各个位置的机器人焊接

环缝平角焊

环缝平角焊

环缝横焊

立焊

盾构机纵梁的双机器人焊接

桥梁工程建筑型材广泛应用于汽车车身焊接，提高焊接精度和生产效率，降低劳动强度。汽车制造在火箭、卫星等航天装备制造中，机器人焊接保证焊接质量和可靠性，提高产品性能。航天工程在船舶、海洋平台等制造中，机器人焊接适应复杂环境，提高焊接效率