目前手工焊（包括手持式激光焊）在焊接場合中扮演著重要角色，因為(wei) 人更能適應焊接工藝過程中的各種變化。熟練的焊工能夠知道調節哪些參數和調節多少參數來保證焊接工藝良好運行，能通過檢查待焊工件發覺工件的變動並及時采取相應的調整方案，確保焊縫質量。實際上，焊接是一個(ge) 多相關(guan) 量的調節問題，因此也使之很難實現自動化。

在實際應用中，全自動化焊接僅(jin) 僅(jin) 應用在某些大批量生產(chan) 場合，考慮到反變形等因素，定位夾緊裝置往往比較複雜，編程方式也是大量采用人工示教編程。目前由焊接控製係統來評估一些參數，並基於(yu) 與(yu) 希望值的多種偏差建立一種對策，這種要求導致該問題複雜化。由於(yu) 控製係統無法評估出那些可能會(hui) 出現的百萬(wan) 種可能響應，因此有一種傾(qing) 向是采用簡化方法。但控製係統的簡化同時又會(hui) 導致自動化焊接工藝不夠穩定。於(yu) 是，自適應焊接係統技術應運而生。

自適應焊接係統通過人機協同的方式，區別於(yu) 現有的全自動化焊接，主要集中在動態焊縫追蹤，係統平台會(hui) 更加柔性化。通過將更多的工藝變量整合到設備控製係統，並與(yu) 實際接頭測量結果組合起來，產(chan) 生高質量焊縫，同時允許接頭輪廓和其它工藝參數具有更大的變化範圍，這就是自適應焊接技術發展的主要原因。

自適應焊接原理

針對不同的焊縫類型，需識別焊縫位置、間隙、坡口角度、截麵積、錯邊量、變形量等特征，並模型化處理（方便在離散工藝庫中比對，並找到最相近的工藝模型，如ServoRobot ADAP）。係統在焊接過程中實時檢測並前置處理，在線糾正機器人的運動軌跡的同時自動調整機焊接工藝參數，能實現焊縫成形及焊接品質的一致性和高可靠性。離散工藝庫主要靠現場經驗及工藝實驗的大量積累。

自適應焊接係統的結構

一般由焊縫識別係統、運動執行機構、焊接係統三大部分構成。焊縫識別係統具有數據采集、量化、處理等功能，主要由激光傳(chuan) 感器、控製單元、控製軟件等組成。操作機構負責執行焊接的各項動作，一般有兩(liang) 種形式，即關(guan) 節機器人和桁架機械手。具備自適應功能的焊接係統，融合了較多智能控製技術，如：激光器及激光調製焊接頭、高性能焊接電源（如CMT）、焊接工藝庫及上位機管理程序、離線編程技術等。

自適應焊接係統構造複雜，但是能實現人與(yu) 機器人協同配合，充分發揮機器人強大的存儲(chu) 與(yu) 計算優(you) 勢，在雲(yun) 平台的支持下還可以實現工藝數據的共享。在大型鋼結構（工字鋼、停車庫等），工程機械、特種車身、車架長大梁、車箱板、罐體(ti) 等焊接工況下，實現自適應焊接工藝後可以簡化工件裝夾的方式，並降低反變形的要求。

自適應焊接是一種高性能焊接技術，對於(yu) 要求靈活多變的車身試製工廠，優(you) 勢也非常明顯，如在車身試製現場五大分總成（前圍、後圍、地板、頂蓋、側(ce) 圍）的焊接過程中采用點焊固定及簡易定位後機器人自動焊接，板厚3~8 mm，采用了多種焊接工藝：MAG焊、激光焊、激光複合焊等。

應用工藝裝備

1）激光複合焊，是將激光與(yu) MIG 電弧同時作用於(yu) 焊接區，通過激光與(yu) 電弧的相互影響，克服每一種方法自身的不足，進而產(chan) 生良好的複合效應，獲得優(you) 良的綜合性能，支持調整的工藝參數有電流、電壓、送絲(si) 速度、焊接速度、激光功率、脈衝(chong) 調製等；

2）激光擺焊，是在焊接加工向前運動的同時，光束繞著焦點位置做畫圓或任意圖形的運動，由於(yu) 其有一個(ge) 附加的運動軌跡，會(hui) 對熔池形成攪拌，故而稱為(wei) 攪拌焊/擺焊，支持調整的工藝參數有擺動路徑（圓形、直線型）、擺動頻率、焊接速度、激光功率等。

焊縫識別係統的核心模塊

焊縫跟蹤，能直接與(yu) 機器人控製器建立通訊，可由機器人直接調整XYZ坐標係的偏移值。 而在高精度激光焊接應用時，焊縫跟蹤可與(yu) Y/Z滑台組件、校準盒組成一套閉環的跟蹤係統，包含識別、處理、控製、執行、調整等全部流程。Y/Z滑台組件精度較高，也適用於(yu) 焊接專(zhuan) 機。跟蹤傳(chuan) 感器將激光二極管發出的光束經柱形透鏡轉換成條形光，投射到工件坡口的工件表麵，是一種主動光源的視覺傳(chuan) 感方法。焊縫有一定的間隙和形狀變化時，條形光會(hui) 發生變形並在工件上方漫反射，獲得焊接電弧/激光焦點與(yu) 焊縫中心的偏離數據，根據這個(ge) 數據作上、下、左、右4個(ge) 方向的運動，以達到實時偏差調整的目的。條形光傳(chuan) 感方法不僅(jin) 能檢出焊縫的中心位置，而且還能獲得焊縫截麵的形狀和尺寸等特征參數，給自適應焊接提供焊縫寬度等信息。

將焊接專(zhuan) 家的經驗及工藝實驗數據形成一套焊接知識庫，焊接過程中隨時調用，有效保證了焊接的規範性與(yu) 質量。焊接工藝管理程序主要用於(yu) 管理工廠內(nei) 部焊接工藝數據，用於(yu) 生產(chan) 現場實時訪問，也可以將車間焊接設備與(yu) 車間服務器構建了一個(ge) 局域網，通過以太網接入到雲(yun) 平台。實現焊接工藝參數共享，控製焊接參數與(yu) 工藝規程的一致性：一套焊接工藝參數能夠保證產(chan) 品焊接質量，另一個(ge) 車間就可以直接實現工藝共享，而不必再重新摸索。實現了焊接任務包和焊接工藝規程的智能關(guan) 聯，每個(ge) 焊接任務包都有唯一的焊接規程與(yu) 之對應，不再需要工藝人員現場巡查。

總結

在自適應焊接方麵，無論從(cong) 焊縫識別係統還是工藝庫軟件等方麵與(yu) 國外公司還存在一定的差距。國外自適應焊接機器人經曆了30多年的發展曆程，是個(ge) 成熟的工業(ye) 產(chan) 品，而且在實際生產(chan) 中不斷地完善和提高，而在我國還處於(yu) 實驗室階段，特別是設備廠家對於(yu) 焊接工藝及實際生產(chan) 要求並不關(guan) 注（重點放在跟蹤傳(chuan) 感器的功能開發，無法解決(jue) 焊接過程中與(yu) 工件發生幹涉等實際問題，有些焊縫無法識別），終端用戶對於(yu) 自動化技術並不了解（如無法將離線編程技術與(yu) 自適應焊接工藝融合，期望能實現數模驅動機器人的自動化焊接，將會(hui) 大大減少技術人員現場調試的時間），所以需要有技術人員將這兩(liang) 項技術融合在一起，使機器人焊接係統智能化，實現高性能焊接。

作者

劉拉 湖北瑞興(xing) 達特種裝備科技股份有限公司