導(dǎo)語：智能化焊接機(jī)器人在鋼結(jié)構(gòu)的應(yīng)用一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：文中闡述了建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)構(gòu)件的特點以及焊接機(jī)器人在建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)應(yīng)用面臨的難題。通過對幾種焊接機(jī)器人功能及優(yōu)缺點的闡述，分析了焊接機(jī)器人在建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)目前應(yīng)用的現(xiàn)狀。焊接機(jī)器人與新興技術(shù)的融合必將會推動鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)智能化制造的進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人；人工示教；激光掃描

隨著建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)的快速發(fā)展，大跨度、場館類、超高層建筑鋼結(jié)構(gòu)越來越多，構(gòu)件類型也日趨復(fù)雜，其設(shè)計、制作精度要求較高。目前，焊接手工操作的低效率和質(zhì)量的不穩(wěn)定往往成為生產(chǎn)效率的提高和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性的最大障礙。鋼結(jié)構(gòu)制造企業(yè)的焊接水平特別是自動焊水平的提高，是實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)快速發(fā)展的關(guān)鍵所在，實際制作構(gòu)件如圖1所示。建筑鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)雖然焊接工作量很大，但由于目前我國建筑鋼結(jié)構(gòu)多是非標(biāo)設(shè)計、構(gòu)件品種多、單件小批量生產(chǎn)、工藝復(fù)雜，再加上前道工序下料、組裝精度不高等特點，實現(xiàn)全自動化焊接存在著較大困難［1］；但是鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)先進(jìn)焊接技術(shù)的不斷革新及高效智能焊接設(shè)備的應(yīng)用，正逐步提升著鋼結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。

1機(jī)器人應(yīng)用難點

焊接機(jī)器人因為自身效率高、性能高、質(zhì)量高的特點，已在汽車制造、醫(yī)療器械等行業(yè)成熟應(yīng)用，這些產(chǎn)品均有標(biāo)準(zhǔn)化、批量大的特點。但是，由于建筑鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的特點，相應(yīng)的焊接機(jī)器人的應(yīng)用需要克服如下難點：（1）當(dāng)下機(jī)器人仍處于在線編程或者離線編程階段，需要專業(yè)人員投入較多的時間，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品各異性驅(qū)使著機(jī)器人編程向簡易化方向發(fā)展；（2）鋼結(jié)構(gòu)生產(chǎn)涉及人工操作工序較多，各工序誤差疊加；機(jī)器人對零部件組裝精度適應(yīng)性要強(qiáng)；（3）各種類型的焊接坡口形式均在各類鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)品中體現(xiàn)，焊接機(jī)器人的焊接工藝參數(shù)庫覆蓋范圍要廣。

2焊接機(jī)器人應(yīng)用

目前，絕大多數(shù)的鋼結(jié)構(gòu)企業(yè)考慮到焊接機(jī)器人成本高及應(yīng)用不成熟的情況，在焊接機(jī)器人應(yīng)用方面仍處于觀望階段。隨著焊接機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展，其中在橋梁項目U肋與板單元的焊接中，機(jī)器人的應(yīng)用比較成熟；且在非橋梁項目已有企業(yè)將焊接機(jī)器人及配套的工裝系統(tǒng)投入到實際構(gòu)件生產(chǎn)線中；在機(jī)器人蓬勃發(fā)展的大浪潮下，小型焊接機(jī)器人及新興技術(shù)的涌現(xiàn)，也在推動著鋼結(jié)構(gòu)焊接智能化的應(yīng)用。2．1Mini型弧焊機(jī)器人。目前，在鋼結(jié)構(gòu)制造行業(yè)中應(yīng)用性比較高的是Mini型焊接機(jī)器人，在日本鋼結(jié)構(gòu)的制作中應(yīng)用較為廣泛。Mini型焊接機(jī)器人由焊接電源、控制箱、機(jī)器人本體、示教器、送絲裝置、焊槍及線纜組成；其借助直線型軌道可以實現(xiàn)多種焊接位置及焊接坡口形式的自動焊接，主要適用于一些平直構(gòu)件主焊縫的焊接，在鋼結(jié)構(gòu)件的制造廠及安裝現(xiàn)場均可應(yīng)用，如圖2所示。Mini型焊接機(jī)器人最大的優(yōu)點是在豐富的焊接數(shù)據(jù)庫的前提下，機(jī)器人可以自動識別實際的坡口信息，并根據(jù)數(shù)據(jù)庫，自動生成焊接層道次及焊接參數(shù)，此種方式大大提高了焊接的智能化及效率。但它也存在著焊前調(diào)試及參數(shù)庫填充耗費時間長的不足，其優(yōu)缺點見表1。2．2柔性軌道機(jī)器人。在鋼結(jié)構(gòu)制作構(gòu)件中，弧形構(gòu)件占有很大的比例，且不滿足現(xiàn)有埋弧焊等設(shè)備的范圍，此類構(gòu)件的焊縫焊接主要依靠人工焊接，人工分段焊接，其焊縫成形水平參差不齊。當(dāng)下的自動化設(shè)備主要是適用直線焊縫焊接，此類弧形構(gòu)件若采用自動化設(shè)備需要借助于弧形軌道，不同弧度需匹配相應(yīng)軌道，導(dǎo)致設(shè)備成本增加。因此，柔性軌道機(jī)器人產(chǎn)品可以解決此類問題，借助柔性軌道利用強(qiáng)磁吸附于構(gòu)件外表面，實現(xiàn)弧形焊縫的自動焊接應(yīng)用場景如圖3所示，其優(yōu)缺點見表2。2．3視覺識別焊接機(jī)器人。當(dāng)前各行各業(yè)應(yīng)用的焊接機(jī)器人基本都是通過在線編程或者離線編程技術(shù)將焊接指令傳至焊接機(jī)器人，即通過示教編程的功能，通過手動操控示教器來指引焊槍到起始點，然后在系統(tǒng)內(nèi)選擇焊槍的擺動方式、焊接工藝參數(shù)等，以此來生成焊接程序［2］，實現(xiàn)焊接功能。在鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)應(yīng)用焊接機(jī)器人，示教編程必然會成為一大阻礙，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、構(gòu)件形式不一的焊縫，示教編程必然會耗費大量時間，且需要專業(yè)人員進(jìn)行編程。隨著行業(yè)的發(fā)展，市場上出現(xiàn)的視覺識別焊接機(jī)器人，研發(fā)者是將當(dāng)下時興的視覺拍照、激光掃描與焊接機(jī)器人結(jié)合在一起，在電腦端通過視覺拍照選取所要焊接的起始點和結(jié)束點，并在系統(tǒng)內(nèi)對焊縫形式進(jìn)行定義，定義完成后機(jī)器人接收指令進(jìn)行實際焊縫位置的激光掃描來自動糾偏，最終實現(xiàn)焊縫的自動焊接。此種方式的一大優(yōu)勢即是省略了人工示教的程序，大大節(jié)約了在線操作編程的時間。但同時對于激光掃描采集的信息準(zhǔn)確性也提出了更高的要求。目前，我國已有多家企業(yè)正在焊縫的三維掃描、實時跟蹤反饋、不同焊縫形式的自動焊接等方面進(jìn)行研發(fā)，致力于焊接機(jī)器人在鋼結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，如圖4，5所示。

3結(jié)語

（1）由于建筑鋼結(jié)構(gòu)行業(yè)產(chǎn)品的特點，焊接機(jī)器人的應(yīng)用面臨著簡化編程、組裝偏差、焊接參數(shù)數(shù)據(jù)庫完善等難題。（2）通過對3種焊接機(jī)器人各自特點進(jìn)行分析，從鋼構(gòu)件制作的難點出發(fā)，從點向面擴(kuò)展，逐步實現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)焊接機(jī)器人的焊接。（3）新興的數(shù)字化、信息化等技術(shù)的融合，勢必會推動焊接機(jī)器人在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件制造中的成功應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)：

［1］王磊．建筑鋼結(jié)構(gòu)焊接機(jī)器人研究與應(yīng)用［J］.焊接與切割，2015（24）：26－27．

［2］劉春波，賀明玄．焊接機(jī)器人在建筑鋼結(jié)構(gòu)制造中的應(yīng)用［C］/鋼結(jié)構(gòu)建筑工業(yè)化與新技術(shù)應(yīng)用，2016：130-143.

作者:周軍紅 高如國 欒公峰 王春林 嚴(yán)亞飛 邱明輝 唐寧 單位:中建鋼構(gòu)有限公司