焊接切割联盟【金属加工杂志】焊缝跟踪技术的发展与应用现状( 二 )
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图2 激光跟踪应用
4 新技术的融合与应用
近年来随着离线编程技术、通信技术、虚拟现实及人工智能等的发展 ， 基于视觉的焊缝跟踪技术也在发展进步 。
（1）离线编程技术与焊缝自动跟踪技术结合 。 离线编程技术是基于计算机图像学及机器人运动学等技术模拟仿真机器人的动作 ， 通过图像化编程来生成机器人的运动轨迹及相应的机器人操作 。 相对传统的工作人员通过机器人示教器示教编程 ， 离线编程可以极大地提高工作效率 ， 同时可以使编程者远离恶劣或危险的工作环境 。 近年来离线编程技术正在向着全自动 ， 甚至更加智能化的方向发展 ， 离线编程技术与焊缝自动跟踪技术结合可以起到部分免示教作用 ， 对于焊缝数量多 ， 且形式多变的情况可以很大程度地减少工作量 。
（2）焊接遥控技术 。 遥控焊接是指操作者远离有毒、深水、核辐射及易燃易爆等危险工作环境 ， 实现对焊接设备和焊接过程进行远程操控 。 因为目前在很过焊接领域还不能完全实现智能化焊接技术来进行自主焊接 ， 所以需要采用遥控远程操控焊接设备以保证焊接的精确性和质量 。 早在20世纪70年代 ， 操作人员就已经通过远程操作执行机构控制焊枪的运动完成了焊接；20 世纪 80 年代中期 ， 国外进行了应用机器人的遥控焊接技术研究 ， 最早实现应用的是在1984 年加拿大Douglas Point核电站 ， 利用遥控焊接成功维修了反应堆泄露事故 。 主动视觉传感是遥控焊接中主要应用的传感方式 ， 随着熔池监控相机的发展 ， 可以远程遥控的环境及参数越来越多 。
（3）虚拟现实仿真与人机交互技术 。 在目前的智能化焊接中 ， 技术人员通过Unity3D在虚拟仿真与人机交互技术实现了虚拟现实交互的焊接（见图3） 。 人机交互界面负责机器人运动信息反馈和机器人的控制 ， 人再通过人机交互界面对焊接机器人实施远端操作 ， 从而达到人机交互 ， 在一定程度上可以替代示教编程及离线编程 。 在复杂、恶劣的环境中将远端焊接机器人与虚拟现实结合起来并实施人机交互 ， 既能保证焊接工人的安全又能高效地完成焊接作业 。
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图3 虚拟现实交互用于智能化焊接
（4）3D扫描成像及人工智能技术 。 基于3D视觉的机器人自主焊接系统可基于结构光相机生成的点云图像并且基于人工智能快速自主生成焊缝轨迹 ， 然后基于焊缝轨迹生成机器人的激光寻位、空走及焊接轨迹 ， 在专家库的基础上添加焊接工艺 。 系统无需输入准确的3D数模 ， 无需示教编程 ， 将工件进行3D扫描后 ， 机器人焊接轨迹自主生成 ， 激光精确寻位纠偏的工作合成在一起 ， 非常适用于解决工业现场常见的多品种、小批量产品自主焊接 。 这类焊接系统省去了工件数模创建、离线编程 ， 机器人示教等环节 ， 可有效提高整体的焊接质量与效率 。
【焊接切割联盟【金属加工杂志】焊缝跟踪技术的发展与应用现状】4 结束语
基于激光结构光的焊缝定位与实时跟踪技术与其他焊缝跟踪技术相比 ， 有更广泛的应用场景 ， 和更高的实时性及精确度 。 未来基于激光特别是基于3D成像技术的焊缝跟踪必然会在智能焊接领域有更加广阔的发展 。
来源：《金属加工（热加工）》2020年第6期 。
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