原来焊接机器人在钢结构焊接中就是这么干的
1. 概述
电力变压器是输变电系统中的关键设备，变压器外壳——油箱承装着整个器身并充满变压器油，焊缝强度及密封性是变压器的两个重要指标。
目前，在变压器油箱制造行业，虽然有的企业已经开始使用机器人，但总体仍是以手工焊接和仿形半自动焊接为主，自动化焊接还有很大的提升空间。可以预见，在高速列车生产中采用机器人焊接无疑可以提高产品质量，为实现智能制造奠定基础。与手工焊接相比，机器人焊接在稳定和提高焊接质量，改善劳动条件，提高生产效率等方面存在着巨大优势。因此，大力推广应用焊接机器人，提高焊接自动化水平是行业发展的必然趋势。
焊接机器人构造及功能
下面就以我公司使用的德鲁斯DRW3110F-40型焊接机器人（见图1）为例，简要介绍一下机器人的组成结构及主要功能。
为了实现自动化焊接，提高焊缝成形质量，焊接机器人还具备如下功能。
（1）示教功能?不同于轨道固定式机器人，移动式机器人坐标系的基准零点不固定，程序的创建和修改要通过示教器（见图2）进行操作。
机器人有三种运动轨迹，分别为：点对点运动、直线运动、圆弧运动，针对不同的焊缝路径选择不同的运动轨迹。
（2）摆焊功能?为了增大焊缝宽度。为了实现自动化焊接，提高焊缝成形质量，焊接机器人还具备如下功能。提高焊接强度，手工焊接操作时常常沿着焊接方向以特定角度（形状）周期性左右摇摆焊枪。焊接机器人同样具备这一摆焊功能，并可以选择正弦型摆焊、圆型摆焊、8字形摆焊、L形摆焊等多种摆焊模式，摆焊条件设置分为频率、振幅、右停留时间、左停留时间、角度等几个参数。
（3）焊缝跟踪功能?电弧传感器可周期性对焊接电流实施监测，并与设定值进行比较，按照事先设定的增益、偏差等参数值，对焊枪上下和左右方向进行补偿（见图3）。利用激光传感器的三维信息获取能力，可以对焊后的焊缝成形质量和缺陷进行检验，发现成形不良、咬边等缺陷。这项功能在应对工件出现加工偏差或者受热变形等情况时非常有效，能够及时纠正焊缝跑偏或宽窄不一情况。
焊接机器人工作站上使用主要为了实现三类功能
目前， 这类激光传感器在焊接机器人工作站上使用主要为了实现三类功能：
（ 1 ） 初始焊位引导， 也称为焊缝搜索或接头搜索。由于装配误差， 可能引起焊缝位置的变化。（1）机器人设备及应用技术管理人员主要负责机器人系统设备的维护及管理、机器人应用技术的开发和利用，以挖掘机器人的工作能力为目的。此时如果仍然按照原示教结果进行焊接， 可能会出现焊偏现象。焊缝搜索是利用一次或多次搜索***焊缝， 在焊接前平移机器人的编程路径， 确保焊缝地熔敷在接头上的过程。用于焊接机器人的焊缝搜索***系统， 包括点式及条纹式的激光传感器，适用于不同项目需求。
（ 2 ） 焊接过程中对焊缝实时跟踪。焊缝跟踪也称为接头跟踪， 是指在焊接位置前方进行实时跟踪。另一方面，机器人的性能大幅提高，经过了几十年的积累，机器人厂商已经能够针对不同的产品形式提供成套的设备，包括机器人本体、变位机、离线编程系统和传感系统等，大大降低了用户使用机器人的难度。这不仅可以校正机器人或专机的轨迹， 而且可以实现自适应控制， 例如通过调整电压、 送丝速度或行走速度来改变焊缝成形。利用激光焊缝跟踪传感器在焊枪之前实时地检测焊缝三维空间位置和曲面曲率， 并将此信息发送给机器人控制器， 引导焊枪移动。
（ 3 ） 焊后质量检测。利用激光传感器的三维信息获取能力， 可以对焊后的焊缝成形质量和缺陷进行检验， 发现成形不良、 咬边等缺陷。
值得注意的是， 目前一些机器人厂商， 如 OTC ，MOTOMAN 等， 已经开始着手研制用于所产机器人的激光焊缝跟踪传感器。将来焊缝跟踪激光传感器将与焊接机器人协同工作得更好。传统的机器人控制器基本上采用专用的计算机、专用的机器人语言和专用的操作系统设计的，结构封闭，表现出开放性差、软件***性差、扩展性差、缺少网络功能等缺点，它严重地影响了机器人的发展和应用水平。***的激光焊缝跟踪传感器不仅能够感知被测点的三维位置， 还能够拟合出工件的曲率， 从而不仅调节焊枪位置， 还可以帮助调节焊枪姿态， 如图 4 所示。这样在激光焊缝跟踪传感器的帮助下， 有可能完全省去示教步骤， 从而大大提高工作效率。目前， 焊缝跟踪传感器还是非常活跃的领域之一， 多条纹激光光源、 锥形激光光源等都有研究和应用。所适用的焊接过程也从原来的单道焊接扩展到多层多道焊的焊缝跟踪， 对于高反光的铝合金材料焊接， 也能够实现有效跟踪。
目前，在变压器油箱制造行业，虽然有的企业已经开始使用机器人，但总体仍是以手工焊接和仿形半自动焊接为主，自动化焊接还有很大的提升空间。机器人所采用材料开始转向铝、不锈钢、高强钢，所使用的板材也越来越薄。与手工焊接相比，机器人焊接在稳定和提高焊接质量，改善劳动条件，提高生产效率等方面存在着巨大优势。因此，大力推广应用焊接机器人，提高焊接自动化水平是行业发展的必然趋势。
由移动工作站系统和焊接机器人系统两大部分组成，可通过吊车将整套工作站或焊接机器人系统吊到需要的工作位置，其基体由机器人、弧焊系统、电缆、控制柜、系统软件等几部分构成。侧置式（摆式）结构的主要优点是上、下臂的活动范围大，使机器人的工作空间几乎能达一个球体。焊接系统采用FANUC公司生产的M-710iC/20L机械臂和美国LINCOLN公司的POWER W***E i400数字焊接电源，能够很好的满足操作灵活度和焊缝质量的要求。
果工件在整个焊接过程中无需变位，就可以用夹具把工件***在工作台面上，这种系统既是不过的了。但在实际生产中，更多的工件在焊接时需要变位，使焊缝处在较好的位置（姿态）下焊接。对于这种情况，变位机与机器人可以是分别运动，即变位机变位后机器人再焊接；也可以是同时运动，即变位机一边变位，机器人一边焊接，也就是常说的变位机与机器人协调运动。以汽车为代表的下业景气度下行，各厂商面临成本与增长的双重压力，对于设备的***呈观望状态，市场缺乏“确定性”的主基调，导致机器人需求放缓。这时变位机的运动及机器人的运动复合，使焊枪相对于工件的运动既能满足焊缝轨迹又能满足焊接速度及焊枪姿态的要求。实际上这时变位机的轴已成为机器人的组成部分，这种焊接机器人系统可以多达7-20个轴，或更多。的机器人控制柜可以是两台机器人的组合作12个轴协调运动。其中一台是焊接机器人、另一台是搬运机器人作变位机用。