焊接在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，尤其是在汽車、建筑和航空航天領(lǐng)域。然而，當(dāng)前焊接機(jī)器人一般以編程、示教再現(xiàn)的工作方式為主，這種方式缺乏柔性和適應(yīng)性，對(duì)焊接環(huán)境及作業(yè)條件的穩(wěn)定性要求很高。
在實(shí)際的焊接生產(chǎn)中，由于加工和裝配誤差、焊接過(guò)程中工件受熱變形、外力的干擾影響，焊縫的示教路徑和實(shí)際路徑之間往往會(huì)存在一定的偏差。所以焊接過(guò)程中讓焊接機(jī)器人自主感知焊接環(huán)境并實(shí)時(shí)調(diào)整焊槍位置進(jìn)行焊縫跟蹤是焊接機(jī)器人的發(fā)展方向.
1 、傳感技術(shù)
傳感技術(shù)是焊縫跟蹤的前提，根據(jù)傳感器的不同焊縫跟蹤系統(tǒng)可分為超聲傳感、感應(yīng)傳感、電弧傳感和視覺(jué)傳感。
超聲傳感主要基于聲學(xué)反射的原理，通過(guò)接收端采集的反射聲波判斷焊縫的位置和深度信息。
感應(yīng)傳感器主要基于電磁感應(yīng)原理，通過(guò)電磁感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小來(lái)檢測(cè)焊槍與焊縫偏差關(guān)系，從而進(jìn)行偏差糾正。
視覺(jué)傳感技術(shù)獲取焊縫特征信息，具有信息量大、靈敏度高、測(cè)量精度高、與工件非接觸的優(yōu)點(diǎn)，適合各種坡口形狀，是最有發(fā)展前途的傳感技術(shù)。
2 、視覺(jué)傳感焊縫跟蹤圖像處理技術(shù)
在基于視覺(jué)的焊縫跟蹤系統(tǒng)中，視覺(jué)檢測(cè)到的焊縫位置信息作為整個(gè)系統(tǒng)的反饋.所以圖像處理的準(zhǔn)確性和可靠性直接影響到系統(tǒng)焊縫跟蹤的性能。焊縫跟蹤中的圖像處理一般包括圖像預(yù)處理和圖像識(shí)別等內(nèi)容。
3 、焊縫跟蹤控制技術(shù)
通過(guò)視覺(jué)傳感器得到焊槍與焊縫之間的偏差關(guān)系之后，需要設(shè)計(jì)穩(wěn)定可靠的控制算法來(lái)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)從而消除二者之間的偏差，所以焊縫跟蹤控制技術(shù)是焊縫跟蹤系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。
4 、基于視覺(jué)的焊縫跟蹤發(fā)展趨勢(shì)
由于基于視覺(jué)焊縫跟蹤過(guò)程主要包括準(zhǔn)確、可靠獲取焊縫與焊槍的偏差關(guān)系和設(shè)計(jì)合適的控制算法糾正焊縫和焊槍的偏差關(guān)系這兩個(gè)方面，所以未來(lái)的研究方向主要圍繞這兩個(gè)方而展開(kāi)。具體的發(fā)展趨勢(shì)為:
(1)整理和完善現(xiàn)有的圖像處理算法，根據(jù)不同的目標(biāo)任務(wù)情況，如基于激光結(jié)構(gòu)光的焊縫跟蹤，基于被動(dòng)光視覺(jué)的焊縫跟蹤等，歸納出適合特定應(yīng)用的焊縫特征提取算法，最終得到基于視覺(jué)焊縫跟蹤圖像處理的專家系統(tǒng)。
(2)在現(xiàn)有的針對(duì)特定任務(wù)的圖像處理算法的基礎(chǔ)上，根據(jù)任務(wù)的特點(diǎn)，可以將已有的基本圖像處理算法融合起來(lái)解決比較復(fù)雜的圖像處理問(wèn)題，也可以采用一些人工智能的方法，比如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊控制等來(lái)解決較復(fù)雜的圖像處理問(wèn)題。總之，就是進(jìn)一步提高算法的準(zhǔn)確性、可靠性和實(shí)時(shí)性。
(3)在目前的研究中，利用視覺(jué)傳感進(jìn)行焊縫跟蹤和焊接質(zhì)量控制是相對(duì)獨(dú)立的焊接研究方向。由于視覺(jué)傳感器拍攝的圖像中含有焊接熔池、焊槍等大量的信息，所以未來(lái)發(fā)展一定是將焊縫跟蹤和焊接質(zhì)量控制作為一個(gè)整體去控制，通過(guò)視覺(jué)傳感器獲取的信息，不僅要完成焊縫跟蹤，還要完成焊接質(zhì)量控制。
(4)進(jìn)一步完善和提高焊縫跟蹤控制算法的性能，可以引入一些最新的智能控制技術(shù)，也可以把焊接專家的經(jīng)驗(yàn)充分融入到控制算法中，還可以把專家處理故障的能力融入到算法中，提高系統(tǒng)的可靠性。
