工業(yè)4.0是利用信息化技術(shù)促進(jìn)產(chǎn)業(yè)變革的時代，是智能化時代，機(jī)器人也將與時俱全，
傳統(tǒng)的機(jī)器人僅能在嚴(yán)格定義的結(jié)構(gòu)化環(huán)境中執(zhí)行預(yù)定指令動作，缺乏對環(huán)境的感知與應(yīng)變能力，這極大地限制了機(jī)器人的應(yīng)用。智能化時代，利用機(jī)器人的視覺控制，不需要預(yù)先對工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動軌跡進(jìn)行示教或離線編程，提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量，基于機(jī)器視覺的工業(yè)機(jī)器人定位技術(shù)在國內(nèi)Z早被應(yīng)用于焊接機(jī)器人對焊縫的跟蹤。

    機(jī)器人視覺定位系統(tǒng)在關(guān)節(jié)型機(jī)器人末端安裝單個攝像機(jī)，使工件能完全出現(xiàn)在攝像機(jī)的圖像中。
    系統(tǒng)包括攝像機(jī)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)：
    1.攝像機(jī)系統(tǒng)：由單個攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)(包括圖像采集卡)組成，負(fù)責(zé)視覺圖像的采集和機(jī)器視覺算法。就目前行業(yè)技術(shù)發(fā)展水平來說，數(shù)字相機(jī)是比較理想的選擇，其中維視圖像的MV-EM/E系列工業(yè)相機(jī)提供了接口豐富的開發(fā)包函數(shù)，分辨率、幀率等覆蓋面廣，通用性及穩(wěn)定性好，所以是我們推薦的首要選擇。

    2.控制系統(tǒng)：由計(jì)算機(jī)和控制箱組成，用來控制機(jī)器人末端的實(shí)際位置。經(jīng)CCD攝像機(jī)對工作區(qū)進(jìn)行拍攝，計(jì)算機(jī)通過圖像識別方法，提取跟蹤特征，進(jìn)行數(shù)據(jù)識別和計(jì)算，通過逆運(yùn)動學(xué)求解得到機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置誤差值，Z后控制高精度的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整機(jī)器人的位姿。

    鏡頭的選擇過程，是將鏡頭各項(xiàng)參數(shù)逐步明確化的過程。作為成像器件，鏡頭通常與光源、相機(jī)一起構(gòu)成一個完整的圖像采集系統(tǒng)，因此鏡頭的選擇受到整個系統(tǒng)要求的制約。一般地可以按以下幾個方面來進(jìn)行分析考慮：

一、波長、變焦與否

    鏡頭的工作波長和是否需要變焦是比較容易先確定下來的，成像過程中需要改變放大倍率的應(yīng)用，采用變焦鏡頭，否則采用定焦鏡頭就可以了。

關(guān)于鏡頭的工作波長，常見的是可見光波段，也有其他波段的應(yīng)用。是否需要另外采取濾光措施？單色光還是多色光？能否有效避開雜散光的影響？把這幾個問題考慮清楚，綜合衡量后再確定鏡頭的工作波長。

二、特殊要求優(yōu)先考慮

    結(jié)合實(shí)際的應(yīng)用特點(diǎn)，可能會有特殊的要求，應(yīng)該先予明確下來。例如是否有測量功能，是否需要使用遠(yuǎn)心鏡頭，成像的景深是否很大等等。景深往往不被重視，但是它卻是任何成像系統(tǒng)都必須考慮的。

三、工作距離、焦距

    工作距離和焦距往往結(jié)合起來考慮。一般地，可以采用這個思路：先明確系統(tǒng)的分辨率，結(jié)合CCD像素尺寸就能知道放大倍率，再結(jié)合空間結(jié)構(gòu)約束就能知道大概的物像距離，進(jìn)一步估算鏡頭的焦距。所以鏡頭的焦距是和鏡頭的工作距離、系統(tǒng)分辨率（及CCD像素尺寸）相關(guān)的。

四、像面大小和像質(zhì)

    所選鏡頭的像面大小要與相機(jī)感光面大小兼容，遵循“大的兼容小的”原則——相機(jī)感光面不能超出鏡頭標(biāo)示的像面尺寸——否則邊緣視場的像質(zhì)不保。

像質(zhì)的要求主要關(guān)注MTF和畸變兩項(xiàng)。在測量應(yīng)用中，尤其應(yīng)該重視畸變。

五、光圈和接口

鏡頭的光圈主要影響像面的亮度。但是現(xiàn)在的機(jī)器視覺中，Z終的圖像亮度是由很多因素共同決定的：光圈、相機(jī)增益、積分時間、光源等等。所以為了獲得必要的圖像亮度有比較多的環(huán)節(jié)供調(diào)整。

鏡頭的接口指它與相機(jī)的連接接口，它們兩者需匹配，不能直接匹配就需考慮轉(zhuǎn)接。

六、鏡頭的其它類別：

    線陣鏡頭：配合線陣相機(jī)使用的鏡頭。采用掃描式的工作方式，需要鏡頭與目標(biāo)相對運(yùn)動，每次曝光成像一條線，多次曝光組成一幅圖像。線陣掃描成像的特點(diǎn)：CCD線陣方向的圖像分辨率固定，而在目標(biāo)的運(yùn)動方向上，空間采樣頻率與運(yùn)動的相對速度有關(guān)。

    從成像的角度講，線陣鏡頭和其它類型的鏡頭并沒有本質(zhì)的差異。只是對鏡頭的使用方式不同而已。

    顯微鏡頭：為了看清目標(biāo)的細(xì)節(jié)特征，顯微鏡頭一般使用在高分辨率的場合。它們基本的特點(diǎn)是工作距離短，放大倍率高，視場小。

    遠(yuǎn)心鏡頭：物方主光線平行于光軸主光線的會聚ZX位于物方無限遠(yuǎn)，稱之為物方遠(yuǎn)心光路。作用：可以消除物方由于調(diào)焦不準(zhǔn)確帶來的測量誤差。

    工業(yè)機(jī)器人Z早應(yīng)用于汽車制造領(lǐng)域，但技術(shù)發(fā)展至今，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用早已不局限于某個領(lǐng)域，現(xiàn)代工業(yè)的方方面面都有工業(yè)機(jī)器人的身影。工業(yè)機(jī)器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。工業(yè)機(jī)器人的分類方式很多，可以按機(jī)械結(jié)構(gòu)、操作機(jī)坐標(biāo)形式和程序輸入方式等進(jìn)行分類，下面就盤點(diǎn)一下工業(yè)機(jī)器人的種類：

1.關(guān)節(jié)機(jī)器人

    關(guān)節(jié)機(jī)器人也稱關(guān)節(jié)手臂機(jī)器人或關(guān)節(jié)機(jī)械手臂，是當(dāng)今工業(yè)領(lǐng)域中Z常見的工業(yè)機(jī)器人的形態(tài)之一。適合用于諸多工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)械自動化作業(yè)，比如，自動裝配、噴漆、搬運(yùn)、焊接等工作。機(jī)器人前3個關(guān)節(jié)決定機(jī)器人在空間的位置，后3個關(guān)節(jié)決定其姿態(tài)，多以旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)形式構(gòu)成。

2.直角坐標(biāo)機(jī)器人

    也稱桁架機(jī)器人或龍門式機(jī)器人。是能夠?qū)崿F(xiàn)自動控制的、可重復(fù)編程的、多自由度的、運(yùn)動自由度建成空間直角關(guān)系的、多用途的操作機(jī)。其工作的行為方式主要是通過完成沿著X、Y、Z軸上的線性運(yùn)動。特點(diǎn)：簡單，控制方便，占地空間大。

3.串聯(lián)和并聯(lián)機(jī)器人

    串聯(lián)機(jī)器人其串聯(lián)式結(jié)構(gòu)是一個開放的運(yùn)動鏈，其所有運(yùn)動桿并沒有形成一個封閉的結(jié)構(gòu)鏈。串聯(lián)機(jī)器人的工作空間大，運(yùn)動分析比較容易可以避免驅(qū)動軸之間的耦合效應(yīng)。但其機(jī)構(gòu)各軸必須要獨(dú)立控制，并且需要搭配編碼器和傳感器來提高機(jī)構(gòu)運(yùn)動時的jing準(zhǔn)度。

    而并聯(lián)機(jī)器人和傳統(tǒng)工業(yè)用串聯(lián)機(jī)器人在應(yīng)用上構(gòu)成互補(bǔ)關(guān)系，它是一個封閉的運(yùn)動鏈。并聯(lián)機(jī)器人不易產(chǎn)生動態(tài)誤差，無誤差積累精度較高。另外其結(jié)構(gòu)緊湊穩(wěn)定，輸出軸大部分承受軸向力，機(jī)器剛性高，承載能力大。但是，并聯(lián)機(jī)器人在位置求解上正解比較困難，而反解容易。

4.平面SCARA機(jī)器人

    平面內(nèi)運(yùn)動，結(jié)構(gòu)簡單，性能優(yōu)良，運(yùn)算簡單，適于精度較高的裝配操作;SCARA機(jī)器人有3個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，其軸線相互平行，在平面內(nèi)進(jìn)行定位和定向。另一個關(guān)節(jié)是移動關(guān)節(jié)，用于完成末端件在垂直于平面的運(yùn)動。這類機(jī)器人的結(jié)構(gòu)輕便、響應(yīng)快，Z適用于平面定位，垂直方向進(jìn)行裝配的作業(yè)。

    機(jī)器視覺就是利用機(jī)器代替人眼來作各種測量和判斷。在生產(chǎn)線上，人來做此類測量和判斷會因疲勞、個人之間的差異等產(chǎn)生誤差和錯誤，但是機(jī)器卻會不知疲倦地、穩(wěn)定地進(jìn)行下去。一般來說，機(jī)器視覺系統(tǒng)包括了照明系統(tǒng)、鏡頭、攝像系統(tǒng)和圖像處理系統(tǒng)。對于每一個應(yīng)用，我們都需要考慮系統(tǒng)的運(yùn)行速度和圖像的處理速度、使用彩色還是黑白攝像機(jī)、檢測目標(biāo)的尺寸還是檢測目標(biāo)有無缺陷、視場需要多大、分辨率需要多高、對比度需要多大等。從功能上來看，典型的機(jī)器視覺系統(tǒng)可以分為：圖像采集部分、圖像處理部分和運(yùn)動控制部分。

    一套完整的機(jī)器視覺系統(tǒng)的主要工作過程：

    1、工件定位檢測器探測到物體已經(jīng)運(yùn)動至接近攝像系統(tǒng)的視野ZX，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。

    2、圖像采集部分按照事先設(shè)定的程序和延時，分別向攝像機(jī)和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖。

    3、攝像機(jī)停止目前的掃描，重新開始新的一幀掃描，或者攝像機(jī)在啟動脈沖來到之前處于等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。

    4、攝像機(jī)開始新的一幀掃描之前打開曝光機(jī)構(gòu)，曝光時間可以事先設(shè)定。

    5、另一個啟動脈沖打開燈光照明，燈光的開啟時間應(yīng)該與攝像機(jī)的曝光時間匹配。

    6、攝像機(jī)曝光后，正式開始一幀圖像的掃描和輸出。

    7、圖像采集部分接收模擬視頻信號通過A/D將其數(shù)字化，或者是直接接收攝像機(jī)數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。

    8、圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。

    9、處理器對圖像進(jìn)行處理、分析、識別，獲得測量結(jié)果或邏輯控制值。

    10、處理結(jié)果控制流水線的動作、進(jìn)行定位、糾正運(yùn)動的誤差等。

    從上述的工作流程可以看出，機(jī)器視覺是一種比較復(fù)雜的系統(tǒng)。因?yàn)榇蠖鄶?shù)系統(tǒng)監(jiān)控對象都是運(yùn)動物體，系統(tǒng)與運(yùn)動物體的匹配和協(xié)調(diào)動作尤為重要，所以給系統(tǒng)各部分的動作時間和處理速度帶來了嚴(yán)格的要求。在某些應(yīng)用領(lǐng)域，例如機(jī)器人、飛行物體導(dǎo)制等，對整個系統(tǒng)或者系統(tǒng)的一部分的重量、體積和功耗都會有嚴(yán)格的要求。

    視覺應(yīng)用中鏡頭的機(jī)械參數(shù)尤其重要，鏡頭一般都由光學(xué)系統(tǒng)和機(jī)械裝置兩部分組成，光學(xué)系統(tǒng)由若干透鏡（或反射鏡）組成，以構(gòu)成正確的物像關(guān)系，保證獲得正確、清晰的影像，它是鏡頭的核心。而機(jī)械裝置包括固定光學(xué)元件的零件（如透鏡座、光圈等）、鏡頭調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)（如光圈調(diào)節(jié)環(huán)、調(diào)焦環(huán)等）、連接機(jī)構(gòu)（比如C、CS接口）等。此外，也有些鏡頭上具有自動調(diào)光圈、自動調(diào)焦或感測光強(qiáng)度的電子機(jī)構(gòu)。

    對于鏡頭有關(guān)的光學(xué)參數(shù)我們可以將焦距f、光圈系數(shù)（相對孔徑）、像方視場以及像差（比如畸變）看作鏡頭的內(nèi)部參數(shù)。通常用戶搭建視覺系統(tǒng)Z關(guān)心的參數(shù)，主要包括視場（FOV）、分辨率（Resolution）、工作距離（WD）和景深（DOF）。

    機(jī)器視覺行業(yè)內(nèi)通常將鏡頭分定倍鏡頭、變焦鏡頭、遠(yuǎn)心鏡頭、高精度或百萬像素鏡頭等。當(dāng)然，這些分類并沒有嚴(yán)格的劃分界線。而每款鏡頭都有固定的機(jī)械參數(shù)，主要包括鏡頭的安裝尺寸、螺絲孔徑、接口尺寸、重量、工作距離、直徑、長度等。

    特殊情況下，視覺應(yīng)用對相機(jī)與鏡頭的安裝尺寸有限制，因此不可能選擇大尺寸的鏡頭，也可能不可以隨意選擇小尺寸的鏡頭。因此選擇鏡頭時，某些機(jī)械參數(shù)對象在一些情況下也是需要考慮的。

螺絲孔徑：

    主要是指一些鏡頭的光圈、對焦有固定螺絲，一般來說，這些螺絲是M1的。平時比較難買，都是鏡頭配的，如果丟了，又想要鎖定光圈對焦等，比較難找這些螺絲。

鏡頭的接口：

    作為一個非常重要的參數(shù)，決定了其能適用于何種接口的相機(jī)。因此選型時一定要注意。

安裝尺寸：

    一般的鏡頭都是靠接口連接相機(jī)起固定作用。但是有一些大的鏡頭，其體積重量非常大，因此在鏡頭殼體上也會有安裝孔徑。這時就必須要保證其安裝孔位與底板、與相機(jī)安裝孔位等在同一平面上。

    在部分高速運(yùn)動的視覺系統(tǒng)中，如果鏡頭的重量太重，會產(chǎn)生很大的物理慣性。在采集圖片時，就產(chǎn)生拖影，圖像變得模糊。因此同樣的情況下，使用遠(yuǎn)心鏡，比變焦鏡頭要穩(wěn)定，圖像質(zhì)量也更佳。

    當(dāng)安裝相機(jī)時，如果底板較大，就會對鏡頭造成安裝限制。所以直徑不能太大，不然就會對安裝造成干涉。

    鏡頭工作的時候，實(shí)際工作距離是固定的，但是有些鏡頭的工作距離是不能改變的，如遠(yuǎn)心鏡頭、顯微鏡等。一般遠(yuǎn)心鏡頭的工作距離為40mm、65mm、110mm等，如果與標(biāo)準(zhǔn)的工作距離不相等，則無法清晰的成像。從經(jīng)驗(yàn)來看，當(dāng)鏡頭的長度越長時，運(yùn)動時產(chǎn)生的慣性就越大，靜態(tài)工作時，其振動能力也越弱。

1.光路原理

4.構(gòu)造光源

3.按輸出信號區(qū)分

1.主要參數(shù)

    機(jī)器視覺伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，技術(shù)日臻成熟，已是現(xiàn)代加工制造業(yè)不可或缺的產(chǎn)品，廣泛應(yīng)用于食品和飲料、化妝品、制藥、建材和化工、金屬加工、電子制造、包裝、汽車制造等行業(yè)。
    機(jī)器視覺的引入，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工檢測方法，極大地提高了投放市場的產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。本期內(nèi)容介紹分辨率、精度、公差的關(guān)系，以便根據(jù)檢測要求準(zhǔn)確地選擇合適的相機(jī)。
    分辨率（Resolution）
 
    比如要看看的產(chǎn)品大小是30mm*10mm，使用200萬像素（1600pixel*1200pixel）的相機(jī)。因?yàn)楫a(chǎn)品是長條形，為了把產(chǎn)品都放入到視野內(nèi)，我們計(jì)算分辨率的時候要考慮長邊對應(yīng)，此時分辨率為：
 
　　精度（Accuracy）
　　精度的單位是mm。根據(jù)產(chǎn)品表面和照明狀況的不同，我們可以通過放大圖像觀察辨別穩(wěn)定像素的個數(shù)，從而得出精度。如果條件不允許實(shí)際測試觀察，一般的規(guī)律是，如果使用正面打光，有效像素為1個，使用背光，有效像素為0.5個。
 
　　這個例子我們?nèi)? Pixel，得到精度為0.019mm約等于0.02mm。
　　公差（Tolerance）
　　一般情況下，精度和公差的對應(yīng)關(guān)系如下：
 
　　對一個項(xiàng)目來講，先從圖紙上讀到公差的要求。然后再根據(jù)上述關(guān)系，反推得出需要多少像素的相機(jī)，徠深科技竭誠為您服務(wù)。
 

    碼垛機(jī)與碼垛機(jī)器人就兩字之差，那么它們有什么區(qū)別呢？簡單來說，碼垛機(jī)器人應(yīng)該隸屬于碼垛機(jī)的一種。

    在碼垛機(jī)中，可以分為機(jī)械碼垛機(jī)和碼垛機(jī)器人兩種，而機(jī)械碼垛機(jī)又可以分成轉(zhuǎn)盤式碼垛機(jī)和抓手式碼垛機(jī)。它之所以可以有效的完成碼垛任務(wù)，主要是依靠其碼垛效率和其智能化，如果將產(chǎn)品的一些要求輸入到碼垛機(jī)系統(tǒng)中，就可以根據(jù)輸入的系統(tǒng)來進(jìn)行碼垛產(chǎn)品了。

    普通的碼垛機(jī)主要采取托盤側(cè)推等一些方工進(jìn)行碼垛輸送等一系列的動作。而機(jī)器人碼機(jī)主要靠就是設(shè)備上面的機(jī)械手進(jìn)行碼垛，就是設(shè)備上面的這個機(jī)器手使碼垛機(jī)器人大大優(yōu)于碼垛機(jī)。??

    相對于普通的碼垛機(jī)來說，碼垛機(jī)器人有一些獨(dú)特的優(yōu)勢。碼垛機(jī)器人的靈活性更好一些，特別是對產(chǎn)品的適應(yīng)性比較高，可以碼垛的范圍更廣、效率更高。特別是一些自動化生產(chǎn)線都需要用到碼垛機(jī)器人

    此外，包裝中對大小，形狀，和材料中的要求，也使得碼垛變得更加復(fù)雜了。但是只要適應(yīng)靈活模式的要求，就可以解決不同碼垛要求。

    這也是碼垛機(jī)器人受到普及的重要原因，碼垛機(jī)器人能高供企業(yè)的生產(chǎn)效率，隨著碼垛機(jī)器人的不斷發(fā)展，將來會有越來越多的企業(yè)會選擇用碼垛機(jī)器人。?

    隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動焊接機(jī)器人, 從60年代開始用于生產(chǎn)以來，其技術(shù)已日益成熟，焊接技術(shù)進(jìn)步的突出的表現(xiàn)就是焊接過程由機(jī)械化向自動化、信息化和智能化發(fā)展，焊接機(jī)器人突破了焊自動化的傳統(tǒng)方式，使小批量自動化生產(chǎn)成為可能。

焊接機(jī)器人的編程技巧

1.選擇合理的焊接順序，以減小焊接變形、焊槍行走路徑長度來制定焊接順序。

2.焊槍空間過渡要求移動軌跡較短、平滑、安全。

3.優(yōu)化焊接參數(shù)，為了獲得Z佳的焊接參數(shù)，制作工作試件進(jìn)行焊接試驗(yàn)和工藝評定。

4.采用合理的變位機(jī)位置、焊槍姿態(tài)、焊槍相對接頭的位置。工件在變位機(jī)上固定之后，若焊縫不是理想的位置與角度，就要求編程時不斷調(diào)整變位機(jī)，使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達(dá)到水平位置。同時，要不斷調(diào)整機(jī)器人各軸位置，合理地確定焊槍相對接頭的位置、角度與焊絲伸出長度。工件的位置確定之后，焊槍相對接頭的位置必須通過編程者的雙眼觀察，難度較大。這就要求編程者善于總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)。

5.及時插入清槍程序，編寫一定長度的焊接程序后，應(yīng)及時插入清槍程序，可以防止焊接飛濺堵塞焊接噴嘴和導(dǎo)電嘴，保證焊槍的清潔，提高噴嘴的壽命，確?？煽恳?、減少焊接飛濺。

6.編制程序一般不能一步到位，要在機(jī)器人焊接過程中不斷檢驗(yàn)和修改程序，調(diào)整焊接參數(shù)及焊槍姿態(tài)等，才會形成一個好程序。

機(jī)器人系統(tǒng)故障

1.發(fā)生撞槍

可能是由于工件組裝發(fā)生偏差或焊槍的TCP不準(zhǔn)確，可檢查裝配情況或修正焊槍TCP。

2.出現(xiàn)電弧故障，不能引弧

可能是由于焊絲沒有接觸到工件或工藝參數(shù)太小，可手動送絲，調(diào)整焊槍與焊縫的距離，或者適當(dāng)調(diào)節(jié)工藝參數(shù)。

3.保護(hù)氣監(jiān)控報(bào)警

冷卻水或保護(hù)氣供給存有故障，檢查冷卻水或保護(hù)氣管路。

焊接機(jī)器人常見缺陷

1.出現(xiàn)焊偏問題

可能為焊接的位置不正確或焊槍尋找時出現(xiàn)問題。這時，要考慮TCP(焊槍ZX點(diǎn)位置)是否準(zhǔn)確，并加以調(diào)整。如果頻繁出現(xiàn)這種情況就要檢查一下機(jī)器人各軸的零位置，重新校零予以修正。

2.出現(xiàn)咬邊問題

可能為焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、焊槍角度或焊槍位置不對，可適當(dāng)調(diào)整。

3.出現(xiàn)氣孔問題

可能為氣體保護(hù)差、工件的底漆太厚或者保護(hù)氣不夠干燥，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整就可以處理。

4.飛濺過多問題

可能為焊接參數(shù)選擇不當(dāng)、氣體組分原因或焊絲外伸長度太長，可適當(dāng)調(diào)整機(jī)器功率的大小來改變焊接參數(shù)，調(diào)節(jié)氣體配比儀來調(diào)整混合氣體比例，調(diào)整焊槍與工件的相對位置。

5.焊縫結(jié)尾處冷卻后形成一弧坑問題

可編程時在工作步中添加埋弧坑功能，可以將其填滿。

    焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分，機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。

    采用機(jī)器人進(jìn)行焊接，光有一臺機(jī)器人是不夠的，還必須配備外圍設(shè)備。常規(guī)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)由以5部分組成。

1.機(jī)器人本體，一般是伺服電機(jī)驅(qū)動的6軸關(guān)節(jié)式操作機(jī)，它由驅(qū)動器、傳動機(jī)構(gòu)、機(jī)械手臂、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器等組成。它的任務(wù)是精確地保證機(jī)械手末端（悍槍）所要求的位置、姿態(tài)和運(yùn)動軌跡。

2.機(jī)器人控制柜，它是機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)，包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些專用電路，負(fù)責(zé)處理機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動作。

3.焊接電源系統(tǒng)，包括焊接電源、專用焊槍等。

4.焊接傳感器及系統(tǒng)安全保護(hù)設(shè)施。

5.焊接工裝夾具。

    隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控及機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，自動焊接機(jī)器人, 從60年代開始用于生產(chǎn)以來，其技術(shù)已日益成熟，在各行各業(yè)已得到了廣泛的應(yīng)用，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，能將焊接質(zhì)量以數(shù)值的形式反映出來；

2.提高勞動生產(chǎn)率；

3.改善工人勞動強(qiáng)度，可在有害環(huán)境下工作；

4.降低了對工人操作技術(shù)的要求；

5.縮短了產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資。

焊接機(jī)器人的基本工作原理是示教再現(xiàn)，即由用戶導(dǎo)引機(jī)器人，一步步按實(shí)際任務(wù)操作一遍，機(jī)器人在導(dǎo)引過程中自動記憶示教的每個動作的位置、姿態(tài)、運(yùn)動參數(shù)、焊接參數(shù)等，并自動生成一個連續(xù)執(zhí)行全部操作的程序。完成示教后，只需給機(jī)器人一個起動命令，機(jī)器人將精確地按示教動作，一步步完成全部操作，實(shí)際示教與再現(xiàn)。焊接機(jī)器人分弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人兩大類?；『笝C(jī)器人可以應(yīng)用在所有電弧焊、切割技術(shù)及類似的工業(yè)方法中。Z常用的范圍是結(jié)構(gòu)鋼和鉻鎳鋼的熔化極活性氣體保護(hù)焊(CO2焊、MAG焊)、鋁及特殊合金熔化極惰性氣體保護(hù)焊(MIC焊)、鉻鎳鋼和鋁的惰性氣體保護(hù)焊以及埋弧焊。

    一套完整的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)，應(yīng)包括機(jī)器人機(jī)械手、控制系統(tǒng)、焊接裝置、焊件夾持裝置。夾持裝置上有二組可以輪番進(jìn)入機(jī)器人工作范圍的旋轉(zhuǎn)工作臺。弧焊機(jī)器人通常有五個自由度以上，具有六個自由度的弧焊機(jī)器人可以保證焊槍的任意空間軌跡和姿態(tài)。點(diǎn)至點(diǎn)方式移動速度可達(dá)60m/min以上，其軌跡重復(fù)精度可達(dá)到±0.2mm。這種弧焊機(jī)器人應(yīng)具有直線的及環(huán)形內(nèi)插法擺動的功能，共六種擺動方式，以滿足焊接工藝要求，機(jī)器人的負(fù)荷為5kg。

    點(diǎn)焊機(jī)器人使用Z多的領(lǐng)域應(yīng)當(dāng)屬汽車車身的自動裝配車間。點(diǎn)焊機(jī)器人由機(jī)器人本體、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、示教盒和點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)幾部分組成，由于為了適應(yīng)靈活動作的工作要求，通常電焊機(jī)器人選用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人的基本設(shè)計(jì)，一般具有六個自由度：腰轉(zhuǎn)、大臂轉(zhuǎn)、小臂轉(zhuǎn)、腕轉(zhuǎn)、腕擺及腕捻。其驅(qū)動方式有液壓驅(qū)動和電氣驅(qū)動兩種。其中電氣驅(qū)動具有保養(yǎng)維修簡便、能耗低、速度高、精度高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，因此應(yīng)用較為廣泛。點(diǎn)焊機(jī)器人按照示教程序規(guī)定的動作、順序和參數(shù)進(jìn)行點(diǎn)焊作業(yè)，其過程是完全自動化的，并且具有與外部設(shè)備通信的接口，可以通過這一接口接受上一級主控與管理計(jì)算機(jī)的控制命令進(jìn)行工作。

    Z近幾年機(jī)器人被廣泛用于各個行業(yè)，其中移動焊接機(jī)器人應(yīng)用的比較廣泛，那么一起來了解移動焊接機(jī)器人。

    移動焊接機(jī)器人是從事焊接工作的機(jī)器人，主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分，焊接機(jī)器人一般分為點(diǎn)焊和弧焊兩種。

1.點(diǎn)焊機(jī)器人的特點(diǎn)

    由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以點(diǎn)焊機(jī)器人的變壓器必須盡量小型化。目前，新型定時器已經(jīng)微機(jī)化，因此機(jī)器人控制柜可以直接控制定時器，無需另配接口。

     點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗，用電伺服點(diǎn)焊鉗，焊鉗的張開和閉合由伺服電機(jī)驅(qū)動，碼盤反饋，使焊鉗的張開度可以根據(jù)實(shí)際需要任意選定并預(yù)置，而且電極間的壓緊力也可以無級調(diào)節(jié)。

2.弧焊機(jī)器人的特點(diǎn)

    弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法，通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個接口。

    有關(guān)移動焊接機(jī)器人的分類及特點(diǎn)的內(nèi)容就介紹完了。移動焊接機(jī)器人在各行各業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，它的出現(xiàn)改善了人工的勞動強(qiáng)度，可以在復(fù)雜的環(huán)境中進(jìn)行工作，可以連續(xù)工作，提高了勞動生產(chǎn)率，減少了企業(yè)的投資。

焊接機(jī)器人與焊接工作站的區(qū)別

    焊接機(jī)器人主要由機(jī)械手總成、控制系統(tǒng)、示教育系統(tǒng)、焊機(jī)、送絲機(jī)構(gòu)、焊槍等組成。

而焊接機(jī)器人工作站除了焊接機(jī)器人外，還包含了很多輔助設(shè)備如地軌、變位機(jī)、翻轉(zhuǎn)臺、焊縫跟蹤系統(tǒng)、安全圍欄、清槍器、安全系統(tǒng)、外圍設(shè)備等配合焊接機(jī)器人工作的，前者只是單純的一套焊接機(jī)器人，價(jià)格也相對便宜，而焊接機(jī)器人工作站價(jià)格則相對較高。

焊接機(jī)器人工作站的組成設(shè)備

1.機(jī)器人

接受控制柜的信號，使焊搶到達(dá)焊接位置等。

2.機(jī)器人控制柜

接收外部信號，如：焊接、示教器、外部控制柜等，并將數(shù)據(jù)傳輸給機(jī)器人，使機(jī)器人完成焊接任務(wù)。

3.焊槍

焊槍利用焊機(jī)的高電流，高電壓產(chǎn)生的熱量聚集在焊槍終端，融化焊絲，融化的焊絲滲透到需焊接的部位，冷卻后，被焊接的物體牢固的連接成一體。

4.焊接電源

利用正負(fù)兩極在瞬間短路時產(chǎn)生的高溫電弧來熔化電焊絲上的焊料和被焊材料，使被接觸物相結(jié)合的目的。

5.送絲機(jī)

在微電腦控制下，可以根據(jù)設(shè)定的參數(shù)連續(xù)穩(wěn)定的送出焊絲的自動化送絲裝置。

6.送絲盤

盛放盤裝焊絲，固定于機(jī)器人上，使機(jī)器人在運(yùn)動焊接時，出絲更暢快。

7.變壓器

用來轉(zhuǎn)換電壓

8.變位機(jī)

通過電機(jī)的帶動焊件旋轉(zhuǎn)停頓，使焊件達(dá)到合適的焊接位置，輔助焊接完成，由外部控制柜控制。

9.清槍站

完成焊槍的清理焊渣，噴防飛濺液，修剪焊絲。是焊接效果達(dá)到Z佳。

10.焊接煙塵凈化器:

焊接煙塵凈化器用于焊接、切割、打磨等工序中產(chǎn)生煙塵和粉塵的凈化以及對稀有金屬、貴重物料的回收等，可凈化大量懸浮在空氣中對人體有害的細(xì)小金屬顆粒。

11.外部控制柜

控制變位機(jī)，將電機(jī)參數(shù)，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紽anuc控制柜中。

12.煙塵罩及吸風(fēng)管

煙塵和粉塵通過煙塵罩及吸風(fēng)管吸入焊接煙塵凈化器中對空氣進(jìn)行過濾。

13. 設(shè)備桌

用來陳放設(shè)備的桌子

一、焊接工件對機(jī)器人焊接的影響

    目前大多數(shù)焊接機(jī)器人都采用示教編程，要求工件的裝配質(zhì)量和精度必須有較好的一致性。

    應(yīng)用焊接機(jī)器人應(yīng)嚴(yán)格控制零件的制備質(zhì)量，提高焊件裝配精度。零件表面質(zhì)量、坡口尺寸和裝配精度將影響焊縫跟蹤效果?？梢詮囊韵聨追矫鎭硖岣吡慵苽滟|(zhì)量和焊件裝配精度。

    1.編制焊接機(jī)器人專用的焊接工藝，對零件尺寸、焊縫坡口、裝配尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的工藝規(guī)定。一般零件和坡口尺寸公差控制在±0．8mm，裝配尺寸誤差控制在±1．5mm以內(nèi)，焊縫出現(xiàn)氣孔和咬邊等焊接缺陷機(jī)率可大幅度降低。

    2.采用精度較高的裝配工裝以提高焊件的裝配精度。

    3.焊縫應(yīng)清洗干凈，無油污、鐵銹、焊渣、割渣等雜物，允許有可焊性底漆。否則，將影響引弧成功率。定位焊由焊條焊改為氣體保護(hù)焊，同時對點(diǎn)焊部位進(jìn)行打磨，避免因定位焊殘留的渣殼或氣孔，從而避免電弧的不穩(wěn)甚至飛濺的產(chǎn)生。

二、機(jī)器人焊接變位機(jī)及工裝夾具對焊接的影響

    1.對零件的定位精度要求更高，焊縫相對位置精度較高，應(yīng)≤1mm。

    2.由于焊件一般由多個簡單零件組焊而成，而這些零件的裝配和定位焊，在焊接工裝夾具上是按順序進(jìn)行的，因此，它們的定位和夾緊是一個個單獨(dú)進(jìn)行的。

    3.機(jī)器人焊接工裝夾具前后工序的定位須一致。

    4.由于變位機(jī)翻轉(zhuǎn)的變位角度較大，機(jī)器人焊接工裝夾具盡量避免使用活動手動插銷。

    5.機(jī)器人焊接工裝夾具應(yīng)盡量采用快速壓緊件，且需配置帶孔平臺。以便將壓緊快速裝夾壓緊。

    6.與普通焊接夾具不同，機(jī)器人焊接工裝夾具除正面可以施焊外，其側(cè)面也能夠?qū)ぜM(jìn)行焊接，可以無限延伸。

    以上六點(diǎn)是機(jī)器人焊接工裝夾具與普通焊接夾具的主要不同之處，對于機(jī)器人焊接質(zhì)量的好壞有直接影響。

三、焊絲對焊接機(jī)器人焊接過程中的影響

    機(jī)器人根據(jù)需要可選用桶裝或盤裝焊絲。為了減少更換焊絲的頻率，機(jī)器人應(yīng)選用桶裝焊絲，但由于采用桶裝焊絲，送絲軟管很長，阻力大，對焊絲的挺度等質(zhì)量要求較高。當(dāng)采用鍍銅質(zhì)量稍差的焊絲時，焊絲表面的鍍銅因摩擦脫落會造成導(dǎo)管內(nèi)容積減小，高速送絲時阻力加大，焊絲不能平滑送出，產(chǎn)生抖動，使電弧不穩(wěn)，影響焊縫質(zhì)量。嚴(yán)重時，出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，使機(jī)器人停機(jī)，故要及時清理焊絲導(dǎo)管。

    工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)在工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，這不光設(shè)計(jì)到了計(jì)算機(jī)、圖像、模式識別等領(lǐng)域，但對于其工作原理都不甚了解。需要明白的是：了解清楚工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的工作過程，可以更好的完善系統(tǒng)以及促進(jìn)其發(fā)展。

    一套完整的工業(yè)機(jī)器人視覺系統(tǒng)的工作過程如下：

    1、工件定位檢測器探測到物體已經(jīng)運(yùn)動至接近攝像系統(tǒng)的視野ZX，向圖像采集部分發(fā)送觸發(fā)脈沖。

    2、圖像采集部分按照事先設(shè)定的程序和延時，分別向攝像機(jī)和照明系統(tǒng)發(fā)出啟動脈沖。

    3、攝像機(jī)停止目前的掃描，重新開始新的一幀掃描，或者攝像機(jī)在啟動脈沖來到之前處于等待狀態(tài)，啟動脈沖到來后啟動一幀掃描。   

    4、攝像機(jī)開始新的一幀掃描之前打開曝光機(jī)構(gòu)，曝光時間可以事先設(shè)定。

    5、另一個啟動脈沖打開燈光照明，燈光的開啟時間應(yīng)該與攝像機(jī)的曝光時間匹配。

    6、攝像機(jī)曝光后，正式開始一幀圖像的掃描和輸出。

    7、圖像采集部分接收模擬視頻信號通過A/D將其數(shù)字化，或者是直接接收攝像機(jī)數(shù)字化后的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)。

    8、圖像采集部分將數(shù)字圖像存放在處理器或計(jì)算機(jī)的內(nèi)存中。

    9、處理器對圖像進(jìn)行處理、分析、識別，獲得測量結(jié)果或邏輯控制值。

    10、處理結(jié)果控制流水線的動作、進(jìn)行定位、糾正運(yùn)動的誤差等。