弧焊机器人的痛点,正在被这家公司攻克

国际金属加工网 2020年07月23日

从目前中国工业机器人应用分布领域来看,主要集中在焊接、喷涂、装配、包装、码垛搬运、抛光打磨等领域。其中焊接、搬运码垛是占比最大的两大领域。

焊接机器人作为工业机器人应用中占比最大,涉及行业最广,替代人工效果最佳的机器人种类之一,历来都是各家机器人本体厂与集成商的“必争之地”。

随着高端制造需求日益爆发,焊机机器人市场有望进一步乘风而起。据高工机器人产业研究所(GGII)数据显示,预计到2023年中国焊接机器人市场将超过8.5万台,年均增速超15%。

经过多年发展,目前市面上不止有国外品牌安川、松下、OTC等,国内厂商比如金红鹰、钱江、卡诺普等也纷纷脱颖而出。

弧焊机器人痛点,又该如何解决?

但是即使经过多年发展,机器人焊接因为材料、设计、工艺等变量因素太多,再加上焊接性能要求的多种多样,导致焊接最终呈现效果仍然在某些方面没有完全达到预期,例如弧焊机器人起弧失败、焊接断弧、收弧不合格、存在焊接缺陷等现象。

所以,在材料、设计、工艺等变量确定的前提下,如何通过更好的控制弧焊机器人的方式来保证焊接工作的高质量完成,就成为集成商与终端客户完成焊接工序的“最优解”。

弧焊机器人因为历史原因分为两种技术流派:欧美市场以焊机控制为主,机器人控制为辅,一般由焊机来控制整个应用过程中的大部分工艺需求调整。日系和国内市场主要以机器人控制为主,焊机为辅,在焊接整个过程中常常由控制系统来主导工艺调整。

深圳市启玄科技有限公司(以下简称“启玄科技”)在控制系统领域钻研多年,2018年推出其SENOU(森欧)机器人控制系统,在自主研发的“功能模块化,前后端分离”控制系统平台上,通过完善焊接细节,用精确控制的焊接轨迹和严密的焊接逻辑保障弧焊起弧、收弧合格率。

通过保证起弧、收弧的合格率,更能提升焊接效率。启玄科技销售总监罗雷雨表示:“焊接效率难以有效提升,客户常有认识误区,总认为机器人跑得快焊接效率就高。其实不然,常规的焊接应用中,焊接占空比(焊接时间占程序运行总时间的比例)都会达到90%甚至更高。”

所以,即使机器人空跑速度提升100%,对整体效率的提升幅度也不大,提升效率空间地方就在于焊接的起弧和收弧两个阶段。

通过提高收弧合格率,启玄科技SENOU(森欧)机器人控制系统能直接影响下一次焊接起弧的效率和稳定性。据测算,起弧效率整体提升50%以上,同时全方位考虑焊接异常状态的后处理过程,保障自动化焊接过程中最少的人为介入时间和次数。

除了起弧、收弧性能的提升之外,SENOU(森欧)机器人控制系统也具备其他功能,例如焊接异常自动抬枪功能、高速焊接寻位功能、数字通讯电弧跟踪功能、焊接重起弧功能等等。

数字通讯电弧跟踪功能为例,启玄科技采用数字通讯技术,直接采集焊机实时电流反馈信号:信号源真实,采集频率高,机器人轨迹与焊机反馈电流信号实时同步比对,同步验算,偏差补偿最小可控制在一个摆弧周期。

控制系统内置基于模型的观测器,即能过滤高电流噪声,又能准确估计电流最大值和相位。效果远优于普通低通滤波器和平滑滤波;搭配自适应轨迹调整算法,实现焊缝实时跟踪。

厚板领域,真的难做自动化焊接么?

在实际应用中,以厚板弧焊领域为例,由于其工件体积大,自重大,前工序下料误差大,且工装定位只能进行粗定位等因素,用机器人做自动化焊接,传统的示教方式已经无法满足正常的焊接需求,新派的离线编程方式也存在理论数据和实际位置有偏差的问题。

所以在示教方式的基础上加上跟踪纠偏功能,成为了厚板弧焊领域日趋成熟的技术方案。

采用双S型高度形变焊缝,8mm厚板,焊接参数220A,27V,4mm/s,摆弧频率2HZ,幅度4mm。

外置电流采集仪器,超高频率,高灵敏度电流检测,采样频率达250HZ。独创基于模型的卡尔曼滤波算法,结合机器人实时运行轨迹,实现各种角焊缝的实时跟踪和误差修正。

“SENOU(森欧)机器人控制系统通过与焊接电源深度协作,不断扩展更方便、更全面的弧焊配套工法,以应对95%以上的人工弧焊领域与场景。用大量实验数据支撑多材料品种,大厚度跨度。用简易的操作和灵活的界面编辑实现小批量多品种的快速换产,焊接点位微调。搭配主流传感器与焊接电源,实现特种行业和特殊场景的广泛应用。”罗雷雨表示。

焊接是起点,远不是终点

罗雷雨讲到:“目前,启玄科技已经与一批国内优秀的弧焊机器人品牌厂商如金红鹰、志帆等建立战略合作关系,并已经拥有实质性的合作成果。同时,许多有实力、敢创新的机器人品牌厂商如钱江、昌泓等也正在对SENOU(森欧)控制系统进行测试并达成了合作意向。”

SENOU(森欧)机器人控制系统基于启玄科技深厚的软件工艺包,以“功能模块化,前后端分离”的控制系统平台架构,能应对的不仅仅是弧焊机器人应用需求。

依托多轴控制,多机协同,多开线程,视觉集成等特色功能,以及强大的持续开发能力,不久的将来,启玄科技将在上下料、搬运、喷涂等工艺进行开拓,也期待能与更多行业内优秀的品牌厂商一起创造实质性的合作成果。

(高工机器人网 文 | 段超)

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