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PAGE 1 PAGE 1 智能焊接技术 随着焊接制造技术的快速发展和智能化技术的广泛深入，焊接技术正在向智能控制方向快速发展。 本文提出了机器人焊接智能控制系统的焊接技术优化设计方案，并分析了其技术局限性和未来发展方向。 1 智能技术在焊接中的主要应用 焊接是制造业重要的加工方法之一。 由于许多快速发展的因素，焊接制造工艺正在经历从手工焊接向自动焊接的转变。 焊接过程自动化、机器人化、智能化已成为焊接行业的发展趋势。 智能焊接技术已成为焊接行业的新热点。 截至目前，智能技术在焊接领域的应用已经尤为广泛和深刻。 焊接过程自动控制系统，除了焊接设备本身的性能要求外，还涉及焊接过程传感、焊接过程建模和控制。 这三个方面设计的关键技术如下图所示。 每种技术在焊接母版系统中都是必不可少的。 只有采用传感技术并基于反映实际焊接过程的数学模型设计的控制系统才能很好地完成控制任务。 因此，焊接过程建模是焊接过程控制系统设计的前提。 控制系统的核心部分是控制器的设计。 焊接过程控制器的设计必须考虑多参数耦合、模型非线性和过程时变等问题，相当复杂。 近几十年来，由于人工智能、掌握理论和计算机科学交叉领域的巨大发展，新一代掌握理论——智能掌握理论正在逐渐形成并竞相发展。

智能控制的基本特点是不依赖或不完全依赖被控对象的数学模型，而主要利用人的操作经验、知识和推理技术以及主控系统的某些信息和性能来推导相应的控制动作。 目前，人们认为智能控制有三种方式：专家系统作为控制系统的自适应环节； 模糊计算作为控制系统的决策环节； 神经网络作为控制系统的补偿环节。 采用这三种方法的系统控制方法分别称为专家系统、模糊控制和神经网络控制。 2 焊接机器人的智能控制 智能机器人焊接系统宏观上可分为如下图所示的组件。 图中机器人焊管供能系统涉及以下主要技术基础：（1）机器人焊接任务规划软件系统设计技术； (2)焊接环境、焊缝位置和方向、焊接动态过程的智能传感技术； (3)实现机器人运动轨迹控制的技术； (4)动态焊接过程实时智能控制器设计； （5）智能复杂机器人焊接系统控制与优化管理技术。 机器人焊接任务规划软件系统设计：机器人焊接任务规划包括焊接路径规划和焊接参数规划。 机器人焊接路径规划的含义主要是指机器人末端焊枪轨迹的规划。 焊枪轨迹的生成是对一条焊缝的焊接任务进行划分后得到的与焊枪运动相关的子任务，可以用焊枪轨迹序列{Pi}(1=1, 2 ,…n)。 通过选择和调整机器人各运动关节，得到一组合适的兼容关节解序列。 J={Al,A2…,An}满足关节空间的限制和约束，提高机器人的空间可达性和运动能力。 稳定。 完成焊缝上的焊枪轨迹序列。

机器人焊接参数规划主要是指焊接过程中各种质量控制参数的设计和确定。 机器人焊接传感技术：视觉焊缝跟踪传感器是焊接机器人传感系统的核心和基础之一。 其基本原理是：当焊枪与工件之间的相对距离，即导电嘴末端与工件表面电弧电极之间的距离发生变化时。 当焊接参数（电流、电压）改变时，焊接参数（电流、电压）也会改变； 通过对焊接参数进行信号处理，获得焊缝的相关信息，从而实现焊缝的自动跟踪。 机器人运动轨迹控制的实现技术：机器人焊接过程运动轨迹控制主要涉及三个方面，即（1）用更简单的方式描述焊枪末端和变位机转台的空间运动，并在此基础上，控制系统可以自动生成复杂的运动细节； (2)根据确定的轨迹参数，在计算机内部描述出所需的运动轨迹； (3)实时计算内部描述的运动，并根据位置、姿态、速度和加速度生成完整的焊接运动轨迹。 焊接机器人系统的运动轨迹控制可分为获取时间序列数据和掌握逆坐标变换两部分。 机器人系统运动时间序列数据的采集是整个控制器的核心，它决定了石材机器人系统的轨迹运动特性和工件焊接质量。 焊接动态过程实时智能控制器设计：焊接过程的动态过程是一个受多种因素影响的复杂过程，特别是动态过程中的焊接熔池尺寸（即焊接宽度、熔深、熔深和成形等）电弧焊工艺。 质量）实时。

由于被控对象非线性强、多变量耦合、材料物理化学变化复杂、大量随机干扰和不确定因素的存在，焊接质量难以有效控制实时。 除了解决实时准确检测和提取焊接质量动态特征信息的问题外，还需要实现熔池尺寸、熔深等特征量的实时控制。 使用经典和现代控制理论为焊接过程设计有效的控制器也很困难。 近年来，随着模拟人类智能行为的模糊规则、人工神经网络、专家系统等智能控制理论方法的出现，可以用新的思路建立模拟焊工操作行为的智能控制器，解决焊接质量实时控制问题。 问题。 国内外相当多的学者在这方面进行了研究并取得了很大的进展，但解决问题还需要付出很大的努力。 机器人焊接智能复杂系统控制与优化技术：以焊接机器人为主体的包括焊接任务规划、各种传感系统、机器人轨迹控制和焊接质量智能控制器的复杂系统，需要相应的系统优化设计结构和系统管理技术。 从系统控制领域的发展分类来看，智能机器人焊接系统可以归结为复杂系统的控制问题。 目前对这一复杂系统的分析和研究主要集中在系统中各种不同性质的信息流的共同作用、系统的结构设计优化以及整个系统的管理技术。 随着机器人焊接智能控制系统向实用化方向发展，对系统的整体设计和优化管理也会提出更高的要求。

3、智能焊接技术的局限性及未来发展方向。 经过几十年的研究，智能焊接技术已经得到一定程度的发展和应用，但仍存在实时跟踪、精度控制、熔滴过渡等问题，仍有进一步改进的空间。 由于焊接制造过程具有多学科综合技术的特点，焊接技术能够更多、更快地融合最新科学技术成果，具有时代发展的特征。 众所周知。 焊接学科自半个世纪前诞生以来，受到各种研究和最新发展的直接指导，特别是材料和信息学科新技术的影响，不仅导致了数十种焊接新学科的问世。工艺，也使得焊接工艺操作正在经历从手工焊接向自动焊接、从自动化、柔性化向智能化的转变。 焊接自动化、机器人化、智能化已成为公认的发展趋势。 智能焊接技术已成为焊接领域科学家研究的新热点。