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焊接自动化与智能化的应用

【摘要】:焊接机器人是提高焊接过程自动化、智能化,保证焊接质量稳定性,解决恶劣劳动条件下从事焊接施工的重要方向。从目前的实际应用情况来看,水下焊接主要是由潜水焊工来完成。为此,研究开发了水下机器人的焊接工作。4)水下机器人控制方式采用手动控制、预编程、局部自治等。首先,水流、水压及水的阻力会给水下机器人在水下定位和焊接等工作造成困难。焊缝空间位置的检测、跟踪,以及水下焊接质量的控制。

焊接机器人是提高焊接过程自动化、智能化,保证焊接质量稳定性,解决恶劣劳动条件下从事焊接施工的重要方向。

近年来,随着海洋结构物建设的增多,水下焊接(在水下环境中进行的特殊焊接作业)的应用也越来越多。为了克服水下环境给焊接带来的难度,科学工作者研究出了多种水下焊接方法。常用的水下焊接方法有湿法、局部干法和干法等三种。从目前的实际应用情况来看,水下焊接主要是由潜水焊工来完成。但是,由于水下潜水焊工技术水平的高低不一,直接影响了焊接接头的质量;对于深水焊接,潜水焊工不但要携带昂贵的氧气,而且潜水焊工在深水中的实际工作时间也受到生理条件的限制;此外,还存在650m饱和潜水深度的极限,超过这个深度的潜水焊工难以进行水下焊接工作。为此,研究开发了水下机器人的焊接工作。目前,水下机器人种类很多,其分类如图14-1所示。

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图14-1 水下机器人分类

综合水下焊接技术的发展以及水下机器人研究应用的现状,未来水下焊接机器人应具有如下特点:

1)机器人本体为带有高精度机械手的有缆自由航行的水下机器人。

2)焊接电源和大部分控制装置都安装在支持母船上。

3)根据机器手装配工具的不同,机器人应能完成焊缝的预处理、焊接及焊缝的检测工作。

4)水下机器人控制方式采用手动控制、预编程(自动控制)、局部自治(智能控制)等。

由于水下焊接机器人工作环境的特殊性,增加了水下焊接机器人应用的难度。首先,水流、水压及水的阻力会给水下机器人在水下定位和焊接等工作造成困难。其次,水对光的吸收、反射和折射作用会使机器人在水下的视觉能力降低等。为了解决上述这些难题,实现水下机器人焊接,未来应重点从事以下几方面的研究和开发:

1)水下焊接机器人的精确定位技术,目前水下焊接机器人水下采用声学定位设备,水下GPS技术有待发展。

2)水下焊接机器人在本体晃动的情况下机器手臂的运动控制。

3)基于水下成像的特点,研究三位视觉传感系统。焊缝空间位置的检测、跟踪,以及水下焊接质量的控制。