用自動(dòng)焊接路徑修正來(lái)取代人工操作。是采用優(yōu)質(zhì)不銹鋼加工設(shè)備生產(chǎn)，它可以在兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，原型制造，完成設(shè)計(jì)，部署和測(cè)試一個(gè)能用來(lái)生產(chǎn)的完整系統(tǒng)。 

The Solution:

開(kāi)發(fā)三維機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)WiseWELDING，它通過(guò)機(jī)器人焊接路徑來(lái)適應(yīng)相鄰零件間幾何變化。在工作窗口，它可以修復(fù)大的幾何位移(50×40 mm)，同時(shí)可以感應(yīng)無(wú)縫“對(duì)接”接頭(差距大于或等于0.05 mm)。

    關(guān)于機(jī)器人焊接

機(jī)器人焊接在生產(chǎn)過(guò)程中具有很多優(yōu)勢(shì)，如：運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，快速，精確，可重復(fù)性好，靈活以及能夠抗擊危險(xiǎn)環(huán)境。然而，對(duì)任何成功的高級(jí)應(yīng)用而言，最重要的先決條件是掌握焊接技術(shù)。這種解決方案的主要?jiǎng)訖C(jī)在于：在焊接過(guò)程中，零件的幾何尺寸通常在一定程度上有所不同。因此，實(shí)際的機(jī)器人焊接路徑不得不為每一個(gè)特定零件進(jìn)行修正。可以采用機(jī)器人工具提示和操作人員主觀(guān)判斷的方式對(duì)每個(gè)路徑點(diǎn)進(jìn)行修正，這種方法耗時(shí)，重復(fù)，而且容易出現(xiàn)人為錯(cuò)誤。

    自動(dòng)焊接路徑修正可以通過(guò)附加的視覺(jué)模塊來(lái)完成， 該模塊能實(shí)現(xiàn)實(shí)際路徑點(diǎn)的非接觸式傳感。這樣，修正就會(huì)變得更精確，重復(fù)性更好，通常比人工方法快10倍。

選擇開(kāi)發(fā)平臺(tái)時(shí)的注意事項(xiàng)

我們使用NI開(kāi)發(fā)平臺(tái)是因?yàn)樗峁┝烁邔哟蔚目焖賾?yīng)用開(kāi)發(fā)程序設(shè)計(jì)，而且它還是一個(gè)非常靈活的硬件平臺(tái)，易于實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的緊密集成。

    此外，NI PCI-7811R R系列多功能數(shù)據(jù)采集卡和 NI C 系列 I/O 模塊NI 9151 R系列擴(kuò)展機(jī)箱能為機(jī)器人提供最靈活及通用化的I/O接口。我們?cè)贜I LabVIEW圖形化編程環(huán)境下開(kāi)發(fā)了這項(xiàng)應(yīng)用：用于圖像處理的NI視覺(jué)開(kāi)發(fā)模塊，用于定制I/O的LabVIEW FPGA模塊。通過(guò)使用第三方千兆位以太網(wǎng)驅(qū)動(dòng)支持，我們可以方便地集成用于圖像采集的高端視覺(jué)傳感器。

    使用WiseWELDING自適應(yīng)焊接的第一步是用視覺(jué)系統(tǒng)對(duì)無(wú)縫化機(jī)器人平臺(tái)進(jìn)行升級(jí)。接著，使用機(jī)器視覺(jué)檢測(cè)的方法確定制造好的零件的主要幾何尺寸。由于它的非接觸性，這一過(guò)程只需一次，而且通常很快。這之后就可以進(jìn)行焊接了，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)地適應(yīng)相鄰零件間幾何變化。

    目前的系統(tǒng)在一臺(tái)多核的帶有 Windows操作系統(tǒng)的PC機(jī)處理單元中運(yùn)行，但是，由于時(shí)間、可靠性以及形式等制約因素，我們正在考慮為下一個(gè)任務(wù)使用NI實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)平臺(tái)，例如NI EVS-1464RT。有了選擇好的NI硬件和軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)，我們可以方便地對(duì)當(dāng)前產(chǎn)品設(shè)想進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)、優(yōu)化和用戶(hù)化。

    所有的接縫布局都包括在內(nèi)：銜接，V型銜接，重疊，角接，定制接縫以及它們的各種啟動(dòng)/停止裝置。NI高層次快速開(kāi)發(fā)工具在該領(lǐng)域的價(jià)值是無(wú)可估量的。無(wú)論是為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能的機(jī)器人通信，自觸發(fā)和I/O接口，還是設(shè)計(jì)、制造定制視覺(jué)的原型和數(shù)據(jù)采集算法，我們都可以在短短幾個(gè)小時(shí)內(nèi)展開(kāi)，測(cè)試，優(yōu)化，最終確定并實(shí)現(xiàn)要求的功能。LabVIEW儀器I/O助手，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)執(zhí)行模擬目標(biāo)，NI視覺(jué)助手和信號(hào)處理庫(kù)快速地獲得可用代碼，這大大節(jié)省了我們本應(yīng)該用來(lái)實(shí)現(xiàn)期望功能而進(jìn)行編碼的寶貴時(shí)間。這項(xiàng)工作和使用諸如“高級(jí)邊緣探測(cè)器”之類(lèi)NI高級(jí)視覺(jué)功能得到了定制開(kāi)發(fā)圖像和信號(hào)處理功能的進(jìn)一步支持，這樣就可以將由成像模塊，段和寄存功能得到的多模數(shù)據(jù)相關(guān)聯(lián)，而且可以在不同的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)強(qiáng)大的實(shí)時(shí)性能，無(wú)論是黑色金屬還是不銹鋼，配對(duì)零件或是拉毛的，抑或是因刮痕，謬誤和周?chē)鷹l件而導(dǎo)致的混合表面反射率。

1、啟動(dòng)前，應(yīng)先接通控制線(xiàn)路的轉(zhuǎn)向開(kāi)關(guān)和焊接電流的小開(kāi)關(guān)，調(diào)整好極數(shù)，再接通水源、氣源，最后接通電源。 

2、作業(yè)前，應(yīng)清除上、下兩電極的油污。通電后，機(jī)體外殼應(yīng)無(wú)漏電。 

3、焊機(jī)通電后，應(yīng)檢查電氣設(shè)備、操作機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)、氣路系統(tǒng)及機(jī)體外殼有無(wú)漏電現(xiàn)象。電極觸頭應(yīng)保持光潔。有漏電時(shí)，應(yīng)立即更換。 

4、作業(yè)時(shí)，氣路、水冷系統(tǒng)應(yīng)暢通。氣體應(yīng)保持干燥。排水溫度不得超過(guò)40℃，排水量可根據(jù)氣溫調(diào)節(jié)。 

5、嚴(yán)禁在引燃電路中加大熔斷器。當(dāng)負(fù)載過(guò)小使引燃管內(nèi)電弧不能發(fā)生時(shí)，不得閉合控制箱的引燃電路。 

6、當(dāng)控制箱長(zhǎng)期停用時(shí)，每月應(yīng)通電加熱30min.更換閘流管時(shí)應(yīng)鄧熱30min。正常工作的控制箱的預(yù)熱時(shí)間不得小于5min。

7、焊接操作及配合人員必須按規(guī)定穿戴勞動(dòng)防護(hù)用品。并必須采取防止觸電、高空墜落、瓦斯中毒和火災(zāi)等事故的安全措施。進(jìn)口泵 閥門(mén) 

8、現(xiàn)場(chǎng)使用的是焊機(jī)，應(yīng)設(shè)有防雨、防潮、防曬的機(jī)棚，并應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的消防器材。 

9、高空焊接或切割時(shí)，必須系好安全帶，焊接周?chē)拖路綉?yīng)采取防火措施，并應(yīng)有專(zhuān)人監(jiān)護(hù)。 

10、雨天不得在露天電焊。在潮濕地帶作業(yè)時(shí)，操作人員應(yīng)站在鋪有絕緣物品的地方，并應(yīng)穿絕緣鞋。

11、當(dāng)清除焊縫焊渣時(shí)，應(yīng)戴防護(hù)眼鏡，頭部應(yīng)避開(kāi)敲擊焊渣飛濺方向。 

一、了解焊機(jī)使用環(huán)境

焊機(jī)維修人員接到用戶(hù)的故障報(bào)修，除了要了解焊機(jī)的型號(hào)、規(guī)格、出廠(chǎng)編號(hào)以及故障現(xiàn)象外，一定要對(duì)焊機(jī)使用環(huán)境進(jìn)行了解。

焊機(jī)的使用環(huán)境包括：地點(diǎn)、溫度、濕度、粉塵、有害氣體；是否經(jīng)常移動(dòng)、供電系統(tǒng)、有無(wú)大型用電設(shè)備或大型高頻設(shè)備、是否有多臺(tái)焊機(jī)一起在工作；操作者的技術(shù)水平、本地維修人員的技術(shù)水平、現(xiàn)場(chǎng)管理情況等等。

環(huán)境情況直接影響焊機(jī)的正常使用，也是造成焊機(jī)故障的重要因素。就拿使用地點(diǎn)來(lái)說(shuō)吧，野外施工的條件要比在車(chē)間、廠(chǎng)房?jī)?nèi)惡劣，這就要考慮到焊機(jī)是否被雨淋過(guò)，是否在烈日下曝曬。這兩種情況會(huì)引起焊機(jī)中的電子器件損壞，也會(huì)造成焊機(jī)過(guò)熱和絕緣性能下降。這一點(diǎn)值得焊機(jī)維修人員注意，在分析焊機(jī)故障原因時(shí)一定要考慮到。

我們?cè)诰S修焊機(jī)的過(guò)程中經(jīng)常發(fā)現(xiàn)，一臺(tái)使用時(shí)間不長(zhǎng)的焊機(jī)，在打開(kāi)外殼時(shí)，里面積了厚厚的一層灰，這就是使用場(chǎng)所有較大的粉塵。如果這些粉塵中含有金屬成份，就極容易造成焊機(jī)內(nèi)部的短路，局部打火，最后釀成大的故障。這些灰塵如不及時(shí)清理，環(huán)境濕度再大，情況就更嚴(yán)重。這就要求我們的維修人員不能只修好焊機(jī)就算完成了任務(wù)，一定要將這些事故隱患講給用戶(hù)，以免再次發(fā)生。

有些焊機(jī)，特別是電子電路的焊機(jī)，經(jīng)常發(fā)生無(wú)規(guī)律的電流失控，或是電流不穩(wěn)現(xiàn)象，經(jīng)檢查也發(fā)現(xiàn)不了焊機(jī)存在什么問(wèn)題，在這種情況下，如果附近有高頻設(shè)備在運(yùn)行，就要考慮這方面的原因了。有的大功率高頻設(shè)備會(huì)對(duì)近距離的電網(wǎng)產(chǎn)生污染，使輸電線(xiàn)路中會(huì)夾帶有相當(dāng)大能量的高頻電流，這高頻電流會(huì)破壞焊機(jī)同步電路的正常工作，就會(huì)產(chǎn)生上述故障現(xiàn)象。焊機(jī)的電路中雖然采取了抗干擾措施，但對(duì)過(guò)于強(qiáng)大的干擾也無(wú)能為力。

多臺(tái)焊機(jī)在一起工作，共用一根地線(xiàn)的情況會(huì)產(chǎn)生相互干擾，尤其是不同極性接法的幾臺(tái)焊機(jī)共地線(xiàn)時(shí)，會(huì)造成斷弧或飛濺。

供電情況包括網(wǎng)壓的高低、容量。這兩個(gè)概念常常被混淆。焊機(jī)覺(jué)得電流達(dá)不到額定值，熔深不夠，斷弧現(xiàn)象，問(wèn)起來(lái)總是說(shuō)：“電壓夠高，都390V了”！但焊機(jī)一工作，用萬(wàn)用表一測(cè)，卻只有320V了，這就叫容量不夠，電壓高不等于容量大。造成容量不夠的原因有：工作現(xiàn)場(chǎng)本來(lái)裝機(jī)容量就低、輸入或輸出電纜截面過(guò)小，長(zhǎng)度太長(zhǎng)，用電設(shè)備太多等等。有的工地是用發(fā)電機(jī)供電的，這就更應(yīng)該多加考慮。一般發(fā)電機(jī)的容量都是不很大的，最容易發(fā)生容量不足的現(xiàn)象。工地上小發(fā)電機(jī)的電壓和頻率都不穩(wěn)定，還會(huì)對(duì)焊機(jī)機(jī)造成損害。

操作者（焊工）的素質(zhì)也是我們維修人員要了解的。焊機(jī)不能光使用，還要維護(hù)。有的焊工用二氧化碳焊機(jī)，幾十個(gè)小時(shí)也不換一個(gè)導(dǎo)電嘴，移動(dòng)送絲機(jī)就直接拽著控制電纜，象拉小車(chē)一樣。有的焊工燒1.2的焊絲卻用1.6的導(dǎo)電嘴，說(shuō)這樣焊絲走得通快。每個(gè)焊工都有自己的工作習(xí)慣，有的焊工習(xí)慣長(zhǎng)弧操作，有的習(xí)慣短弧焊接；有的習(xí)慣了手工電焊條焊，有的習(xí)慣MIG/MAG焊，他們對(duì)焊機(jī)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不一樣，對(duì)故障現(xiàn)象敘述的情況也不一樣，我們?cè)诜?wù)當(dāng)中要分別對(duì)待，分析參考。

還有工件的形狀、厚度、焊縫的工藝、地線(xiàn)的位置、工件的材質(zhì)、新舊情況等，都對(duì)焊機(jī)的正確使用提出要求。尤其一些“軟故障”——偏弧、氣孔、夾渣等，更要對(duì)焊機(jī)的使用環(huán)境認(rèn)真分析，不可忽略。

二、了解焊機(jī)的電氣原理

一個(gè)出色的焊機(jī)維修工，既要有在長(zhǎng)期的工作中積累豐富的經(jīng)驗(yàn)，又要具備電氣和焊機(jī)的理論知識(shí)?！皩?shí)踐出真知”是有道理的，但這不等于不要理論，特別是基礎(chǔ)理論。經(jīng)驗(yàn)再豐富的維修人員也不能窮盡所有的故障實(shí)例，所以，要打下扎實(shí)的技術(shù)功底必須要懂得電焊機(jī)的電氣原理。

公司的每期培訓(xùn)為廣大焊機(jī)維修人員提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)理論的機(jī)會(huì)。不是在培訓(xùn)期間，也要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，一個(gè)合格的電焊機(jī)維修工最起碼要有初中以上的物理學(xué)知識(shí)，還要具備一些鉗工的基礎(chǔ)。

對(duì)焊機(jī)電氣原理的了解，并不是要求對(duì)線(xiàn)路板上每個(gè)電子元器件都了如指掌，而是對(duì)說(shuō)明書(shū)上的原理框圖要能看懂。關(guān)鍵的地方要能記住。

首先，要認(rèn)識(shí)原理圖上的電器符號(hào)，常見(jiàn)的有：整流管、晶閘管、主變壓器、控制變壓器、繼電器、交流接觸器（驅(qū)動(dòng)線(xiàn)圈和觸點(diǎn)）、常開(kāi)觸點(diǎn)、常閉觸點(diǎn)、風(fēng)機(jī)、電磁閥、保險(xiǎn)、指示燈等等。還要看得懂這些器件的連接走線(xiàn)和動(dòng)作的邏輯關(guān)系。

其次，就是要對(duì)原理圖有一個(gè)整體的概念，從電網(wǎng)電壓輸入到焊接電流輸出、中間經(jīng)過(guò)的各種控制環(huán)節(jié)有一個(gè)聯(lián)貫的印象。這對(duì)分析故障發(fā)生的原因，迅速找到故障發(fā)生的位置是很有幫助的。例如，一臺(tái)焊機(jī)沒(méi)有空載電壓，更沒(méi)有輸出電流。這時(shí)就要看一看指示燈、風(fēng)機(jī)等是否工作正常，如果都沒(méi)有工作，那就要找供電電源了（包括保險(xiǎn)）；如果有工作，那就要查找一下控制電路和主電路，而不是一上來(lái)就無(wú)目標(biāo)地拆開(kāi)外殼。

再有，要對(duì)焊機(jī)內(nèi)部相對(duì)獨(dú)立的單元電路有所了解。這些電路包括：主電路、控制電路、同步電路、高頻電路、觸發(fā)電路、保護(hù)電路等等。例如，一提到主電路就要知道是由主變壓器和整流器等組成的焊接回路；一提到高頻電路就知道是由升壓變壓器、高壓電容、火花放電器、高頻耦合線(xiàn)圈和高頻旁路電路。還要記住一些常用的重要的控制線(xiàn)的連接，如：NB系列二氧化碳焊機(jī)控制電纜1、6號(hào)線(xiàn)是接送絲電機(jī)的，2、6號(hào)線(xiàn)是接電磁氣閥的，3號(hào)是啟動(dòng)焊機(jī)的，4號(hào)是調(diào)電壓和電流的，5號(hào)是公共端等。再如：等離子切割機(jī)線(xiàn)路板上的八根線(xiàn)，1、2是18V的交流電源，3、4是開(kāi)關(guān)，5是220V的公共端，6是氣閥，7是交流接觸器的線(xiàn)圈，8則是升壓變壓器的初級(jí)線(xiàn)圈。還有一些重要的控制線(xiàn)，但比較多，那就應(yīng)當(dāng)做一個(gè)卡片隨時(shí)帶在身上備用，比如埋弧焊的14芯控制電纜各個(gè)線(xiàn)號(hào)的定義，很難一下子記住，這個(gè)卡片就顯得非常有用了。

總之，了解焊機(jī)的電氣原理，不論是整體還是單元，對(duì)于分析故障的原因和排除故障都是有指導(dǎo)意義的。希望引起大家的重視。

三、充分利用現(xiàn)成條件

焊機(jī)本身就有提示故障的功能。比如，操作面板上的各種指示燈，電壓表、電流表。保險(xiǎn)座等。這些器件都是我們分析故障的線(xiàn)索。象前面提到的無(wú)電流輸出的現(xiàn)象，就可以觀(guān)察一下故障指示燈的情況，也可以觀(guān)察一下電壓表和電流表，或者是將保險(xiǎn)取出測(cè)量一下好壞。還比如，象ZD5系列的埋弧焊電源，它的兩塊線(xiàn)路板上有許多發(fā)光二極管，它會(huì)提示缺相、不平衡、控制電源異常等故障，這些都是我們?cè)诰S修工作過(guò)程中可利用的現(xiàn)成的條件。

現(xiàn)場(chǎng)如果有多臺(tái)焊機(jī)，也可為我們提供利用的條件。例如，二氧化碳焊機(jī)不送絲，問(wèn)題到底是出在電源上，還是出在送絲機(jī)本身？這時(shí)就可以利用其它正常的焊機(jī)，把送絲機(jī)調(diào)換使用，或是把控制線(xiàn)調(diào)換，都能把問(wèn)題的范圍縮小，有利于我們解決問(wèn)題。拆換內(nèi)部零部件也是常用的判別故障點(diǎn)的辦法。

四、注意焊材和附件的影響

焊條潮濕、焊劑潮濕或顆粒不均，焊絲生銹或直徑不勻都會(huì)造成焊接過(guò)程中的軟故障。氣壓過(guò)高或過(guò)低，氣體成份不合適，也會(huì)給設(shè)備使用帶來(lái)麻煩。導(dǎo)電嘴或割炬的電極噴嘴損耗過(guò)大從宏觀(guān)上看也反映為焊機(jī)或切割機(jī)的故障。

以上所涉及的四個(gè)方面，在維修工作中時(shí)時(shí)都會(huì)碰得到，在此提醒大家，并互相交流。