智能制造与机器人焊接技术的集成与应用

田博学 顾凯

上海振华电气集团有限公司 上海 200125

焊接制造是一个非常复杂的生产过程，具有非平衡的冶金特点，焊接工艺参数决定了焊接接头的产品质量。为了保证焊接产品的质量问题，需要对整个焊接的过程中做到有据可查，焊接设备生产厂家需要对整个焊接的生产工业参数进行实时监控，对工艺参数进行记录，能够方便快速地进行查询，对焊接生产实现数字化管控，是整个焊接领域重要的发展趋势。信息时代快速发展的大背景下，云计算技术、物联网技术遍布世界的各个角落，这些技术作为新一代信息技术的升级，实现了人与机器、机器与机器之间的互联互通，真正实现了人际交互。本文介绍一种基于云智能下的焊接管控大数据分析系统，对焊接的整个生产状态进行实时监控，保证焊接的质量，从而实现智能化管理。

1 智能化机器人焊接技术的特点和优势

1.1 智能化机器人焊接技术的特点

焊接机器人的智能技术结合了控制论，信息和传感器技术，人工智能，结构，仿生学，焊接技术等，最终形成了一项新技术。在大型水电元件中，智能机器人焊接技术的应用具有多层，多位置，多道次焊接的特点。机器人的智能焊接技术可以有效地解决空间复杂焊接，结构元件复杂反转，超密集板多层焊接质量，运动干扰和窄空间机械手碰撞等问题。随着多层多道次焊接技术，焊接技术，涡轮转换仿真策略和机器人堆焊技术等领域的研究深入，电弧焊万能机器人被广泛应用于大型水电部件。

1.2 智能化机器人焊接的优势

焊接的质量和效率更高：电力设备的大多数部件都是厚壁焊接结构，焊缝数量大，质量要求高。智能机器人焊接的有效性比焊机高4倍，运动的重复性和精度更高，焊缝规则相对稳定。焊接质量不影响焊工的工作环境和工作水平，波动性低，可有效提高产品质量[1]。它具有良好的操作条件的优点。焊接机器人用于焊接薄板。操作非常简单，只需要对焊接机器人进行组装和调试，即可投入运行，工作条件和性能更好。焊接机器人的生产力的优势。工人必须依靠焊接，焊接机器人可以连续生产24小时的板材，同时可以激活多个焊接机器人生产系列板材，大大提高了生产效率。操作更安全：在新时代，电力设备的功率不断增加，高强度钢在水电部件中的份额增加，因此焊接所需的预热温度也会增加。目前，许多需要焊接的工作条件具有约150摄氏度的温度。在这种条件下工作会严重影响焊工的健康，并在一定程度上影响焊接质量。智能焊接机器人可以在高温下运行，有效地提高了焊机的质量和状态，使焊接质量更加稳定。

2 智能焊接技术的集成应用

2.1 控制系统软件单元的组成

控制系统使用PLC，人机界面（HMI），工具定位轴，机器人的移动外轴，ABB弧焊机器人系统，电焊机系统和气缸连杆阀组件连接。控制电路目前用于工业通信工程。稳定可靠的系统架构。作为主控制器，PLC负责移动伺服轴，控制安装缸和协调焊接机器人的工作。HMI触摸屏用于选择产品过程，监控生产数据并实时将设备状态传送到主机。控制系统。由于该系统的创建，公司的生产部门进行了现代化改造，成为自动化，智能化，计算机化和各种先进技术相结合的亮点项目。

2.2 复杂曲面焊接成型技术

复杂曲面焊接成型技术主要是把离线编程和冷弧焊新技术进行结合，其在冲击式转轮焊接中的应用较为广泛。冲击式转轮的几何型线较为复杂。目前，国际上最为先进的冲击式转轮制造技术是瑞士苏尔寿公司，并且我国大部分冲击式转轮水斗都是依靠进口。把高桥电站水斗制造作为契机，通过新型的制造工艺，主要有自动焊接水斗技术、数控加工技术，从而提升水斗制造的效率和质量，减少制造的成本。在制作冲击式转轮时，可以通过复杂曲面焊接成型技术，制作过程为：通过数控加工技术，把转轮的轮盘和水斗的根部，运用整块不锈钢全段件进行制作，然后通过焊接机器人全自动逐层堆焊水斗的前端，最后经过数控加工进行铲磨和抛光，使水斗形成最终翼型[2-3]。

2.3 异行曲面定量堆焊技术

异形曲面定量堆焊技术，可以在保证产品性能的基础上减少焊接的成本。因为水电产品中部分部件由于特殊的服役工况，一般情况下都需要具有表面耐磨耐蚀的特征，需要在普通材料的集体表面上，堆焊具有一定厚度的高性能材料。并且，需要在指定的区域内，大部分都为异形曲面进行定量堆焊。目前，异形曲面定量堆焊技术在转轮体和贯流式机组导叶内环中得到了广泛的应用。结合各个类型的机器人工作站与曲面的适应性与焊接、加工需求，把离线编程和示教编程以及快速成型技术、不锈钢堆焊工艺进行结合。转轮体是由法兰和球面组成的，转轮体的表面堆焊主要是为了耐磨，在堆焊时，要保证全表面不锈钢厚度为15毫米，球面由于有5个开孔，而形成了异形曲面，其堆焊量超过50%。

3 结语

控制系统使用PLC，人机界面（HMI），工具定位轴，机器人的移动外轴，ABB弧焊机器人系统，电焊机系统和气缸连杆阀组件连接。控制电路目前用于工业通信工程。作为主控制器，PLC负责移动伺服轴，控制安装缸和协调焊接机器人的工作.HMI触摸屏用于选择产品过程，监控生产数据并实时将设备状态传送到主机。控制系统。由于该系统的创建，公司的生产部门进行了现代化改造，成为自动化，智能化，计算机化和各种先进技术相结合的亮点项目。