论述机器人点焊工艺参数测量及控制方法

论述机器人点焊工艺参数测量及控制方法

发表时间：2017-12-11T16:03:05.463Z 来源：《基层建设》2017年第24期作者：李曾荣

[导读] 摘要：本文对机器人点焊的工艺要求以及具体的操作方法进行了详细的阐述与分析，介绍一套能够准确、快速实现参数控制与参数测量的控制方法，在实际应用过程中能够使实际测量值、机器人自身反馈值与事先设定好的参数值保持一致，焊接质量得到大幅提升。

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摘要：本文对机器人点焊的工艺要求以及具体的操作方法进行了详细的阐述与分析，介绍一套能够准确、快速实现参数控制与参数测量的控制方法，在实际应用过程中能够使实际测量值、机器人自身反馈值与事先设定好的参数值保持一致，焊接质量得到大幅提升。

关键词：控制与测量；工艺参数；机器人点焊

在我国机器人领域不断发展的过程中，电阻电焊的自动化与智能化水平越来越高，电阻点焊与机械人的结合也越来越密切。然而，在自动点焊参数的控制与测量方面，仍然需要综合运用各种技术手段对测量结果的准确性与控制的精确度水平进行进一步的改良；在机器人点焊工艺的具体应用过程中，需要对各项参数进行精确有效的测量，若所得到的测量结果与事先测定好的参数存在比较大的差别，则会对点焊操作的质量造成直接的不利影响。

1.当前我国机器人点焊工艺的应用现状分析

焊钳+焊钳控制器+Robot的焊接模式在实际生产中的应用最为广泛。在整体焊接过程中，各方面的通过均可以进行人性化的设置。通常情况下，对于焊接时的压力与焊接电流等参数，可以在设计闭环控制的条件下进行调整。本文专门设计了一个重型载货汽车生产线技术应用场景，对机器人点焊工艺进行了详细的说明。

本次研究中，生产线得去电阻点焊系统组合方式为小原焊枪+BOSCH控制器+ABB机器人，通过电流信号控制比例对电流信号进行控制，在不设置实际压力检测环境的情况下，则无法确保设定值能够与实际焊接压力保持一致。在焊接电流闭环设计方面，需要将KSR电流传感器安装在焊钳二次侧。经长期的实验研究发现，电流传感器测量精度会受到来自各方面因素的影响，比如焊装安装、焊装车间高强磁场以及焊接飞溅等，进而造成KSR测量电流与实际焊接电流之间存在差异，在焊接电流偏低的情况下，很可能会造成焊接质量得不到保证。

2.主流的两焊接控制与参数测量方法

2.1借助焊钳控制器软件能够对焊接压力、焊接周波以及焊接电流等参数进行直接的读取

这种方法的优点在于能够通过电脑直接读取由焊钳控制器所提供的参数，危险系数更低、读取效率更高；缺点主要在于所读取到的数据并非实际值，而是KSR测量值。因此，工作人员需要在实际操作过程中确保测量值与焊钳实际输出值保持一致。然而，在测量过程中，焊接参数很有可能会受到焊接环境的影响而造成参数衰减，而在KSR技术体系之下，则无法对这部分衰减进行有效的探测，对于焊接质量会造成一定程度的影响，对于焊接参数的控制也无法实现。同时，这种控制与测量方法也无法进行点焊试片工艺验证。

2.2于实际点焊位置进行实时测量

该测量方法的优点在于能够将实际值直接体现出来；缺点主要体现在效率相对比较低，测量单台机器人焊接参数至少需要四个人联合操作并且花两天的时间才能够完成；在测量焊接参数的过程中，操作人员位于实际焊接位置，有着比较高的危险性，无法进行点焊试片工艺验证。

以上介绍的两种测量方法各自有各自的应用场景，在对这两种测量方法进行选择的过程中，需要重点考虑到测量精准性、有效性、效率以及安全性等方面的要求，将各种测量方案所存在弊端控制在最低限度。

3.经过改进的测量与控制方法

在对压力参数进行线性化处理的过程中，需要将电流关闭，通过焊钳控制器使工艺参数内容适当增加，在预留端口不够用的情况下，则需要采用手动的方式或增加硬件接线的方式进行接下来的测试。

设计焊装夹具，所设计的夹具需要能够充分体现出简化操作的特点，具体作用主要体现在以下四个方面的问题：第一，在同时测量多台设备的过程中，需要能够在各项设备之间进行灵活的转移；第二，对固定压力测试仪与电波测试仪进行合理的调试，防止出现操作人员误触仪器的问题；第三，在在验证焊接工艺的过程中需要夹持焊接试片；第四，为了使焊接操作具有比较强的安全性，需要对接地线进行合理的设计。

于ABB焊接程序中对Para_test子程序进行定义，在自动运行程序的过程中需要额外设置一个position01位置点，不调用Para_test子程序，修改主观测试点，在对该进行保存后再对程序进行编写，对spot/gun/v等参数数据进行优化。

采用线性化的操作方式对焊钳控制器参数进行补偿。在具体的生产环节中，实际测量值与闭环测量值之间存在着一定程度上的误差，闭环测量值的校准需要借助实际值来实现。只有这样才能够确保实际测量值与闭环测量值保持一致。

需要注意的是，在补偿焊钳压力的操作过程中，对于焊钳最大压力输出也会造成一定的影响，在实际最大压力大于最大输出压力的情况下，线性化补偿则无法实现，需要对比使用的压力，对比例阀输出范围进行调整，进行二次补偿；在对电流进行线性补偿的过程，操作人员需要通过空点技术，结合当前的实际测量结果与设备生产厂家的建设，对于差别不大的电流进行忽略。借助BOS5000设备，可以显示出闭环控制参数，通过闭环控制参数与实际值的对比分析结果，能够将数值控制在合理范围内。

控制参数在经过线性化处理后，在电脑以及专业软件的分析下，能够对当前的焊接参数设定值进行修改，使工艺验证工作具备充分的全参数特点。

4.气动比例加压压力控制

通常情况下焊接材料与焊件厚度不同的情况下，所需要的加压压力也会存在一定的差异。无论压力过大过小均可能造成焊件与电极的电阻的接触，对焊件本身的发热造成影响，进而引发电极爆炸、黏损以及喷溅等方面的问题，对于生产能源来说也是一种浪费。为了有效提高焊接质量，在设计过程中，需要重点加强气压值判断的合理性分析。机器人需要依照特定的工艺需求来对压力值进行设定。同时，为了能够使焊接生产线的应用场景得到进一步的拓展，一台机器人需要能够对多种不同的材料进行焊接。以往所采用的系统加压操作是通过减压阀来进行操作的，焊接点压力一旦固定就无法改变。因此，一台机器人在可能通过焊接的点数就存在着比较严重的限制。为了能够使