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编者按
在焊接缔造中，存在着大批非准则化、定制化焊接件，需求死板人在焊接历程中具备较高的适应性和柔性，保守的示教-涌现型死板人很难直接运用于云云的现实焊接临盆中，是以要完结死板人智能化焊接运用再有许多亟需管理的关键题目，个中死板人的自动编程焊接是关键。先容了基于数字孪生及视觉传感技艺的死板人焊接自动编程技艺，要紧包罗焊接数字孪生、离线编程、3D视觉焊接宗旨般配和焊接寻位等关键技艺。
1弁言死板人焊接因其品质安定、效率高、反复性好和柔性强的上风而越来越多地被运用在智能缔造畛域，比如，汽车行业中死板人焊接运用占比约40%。但是在海工设备缔造中，保守的示教-涌现型死板人却很难大范围直接运用于现实焊接临盆中，其运用不够2%。主借使由于在船舶海工焊接缔造中存在着大批定制化非标件，加之多种类、小数量的特征（见图1），致使死板人不能运用可能不实用，效率低下，殷切需求死板人焊接具备更高的适应性和柔性。是以，要完结死板人智能化焊接在船舶、海工、钢结讲和工程死板中的大范围运用推行，再有许多亟需管理的首要题目[1，2]，个中死板人焊接自动编程技艺是关键[3，4]。
2关键技艺要在多种类、小数量、定制化非标件的船舶海工设备缔造中完结大范围运用死板人焊接，需求攻破的关键技艺如图2所示，包罗焊接自动编程技艺、死板人焊接控形与控性技艺和视觉传感系统等。死板人智能化焊接管理计划如图3所示，个中死板人焊接自动编程是关键，要紧包罗焊接数字孪生、离线编程、3D视觉等关键技艺。欺诈数字孪生系统加紧自动编程，再欺诈3D视觉自动修削焊接轨迹，可擢升焊接效率，完结多种类、小数量、定制化非标件的死板人焊接，管理死板人智能化焊接在船舶海工设备运用中的一些痛点和难点题目，逐渐完结智能焊代庖换人为，让死板人焊接在这些畛域能用、好用。3死板人焊接自动编程暂时，墟市上对于焊接的自动编程软件有许多，如以色列的SmartTCP、ABB死板人的RobotStudio、KUKA死板人的Simpro编程软件、发那科死板人的Roboguide、荷兰的RinasWeld、澳大利亚卧龙岗大学的Verbotics及荷兰的Delfoi死板人离线编程软件等。死板人焊接自动编程过程如图4所示，其完结要紧包罗如下4步。第一步，模子导入与焊缝编纂。从三维盘算软件里导出焊接工件三维模子，欺诈数字孪生系统对焊接工件模子施行编纂，设置焊缝，生成坡口并设置焊道焊接依次。第二步，做为仿真与焊接仿真。在数字孪生系统中编纂死板人焊接行为，施行做为仿真，确认加工门路正确、没有碰撞，并生成死板人焊接门路。第三步，3D焊接轨迹校订。修削死板人现实焊接门路，欺诈3D视觉扫描周全工件，对工件施行区别和空间定位，并校订三维零件模子和现实工件焊缝场所，取得现实焊缝场所数据。第四步，焊接历程操纵。死板人凭借焊接指令做为到焊缝肇始场所开端焊接，并欺诈激光视觉传感对焊接历程施行时刻焊缝跟踪操纵，欺诈被迫视觉传感系统对熔池施行时刻监控，最后告竣工件的周全焊接。
4焊接数字孪生系统“数字孪生”做为一种“变动玩耍规矩”的倾覆性技艺，是保守行业数字化转型的首要启动力气，能够完结物理空间与数字空间时刻双向同步映照及真假交互，在虚构讯息空间创建一个死板人焊接动态历程的虚构系统，基于多传感技艺在虚构空间中告竣什物的精确映照，完结对死板人焊接成形历程进做为态协同优化操纵，是完结死板人智能化焊接技艺新的攻破点。探索基于产业数字孪生启动的死板人智能化焊接技艺对死板人智能再缔造技艺的推行具备重粗心义。死板人焊接数字孪生的数字系统与什物系统如图5所示。
数字孪生是数字宇宙和物理宇宙深度合并的共生体，是智能缔造运用落地的一个首要设施，完备怒放和动态缔造场景的区别与适应手腕，对缔造历程的时刻感知与操纵手腕，以及完结系统的真假交互与操纵优化，是下一代智能缔造的关键[5]。焊接进展史乘久远，焊接历程繁杂多变，特别是船舶海工设备焊接件种类多、批量小、定制化非标件多，安装空隙不一致，以及工艺优化滞后等，阻塞了死板人智能化焊接的进展。基于数字孪生系统的死板人智能化焊接采取离线编程法子，准许末端用户以直觉、加紧的方法对死板人施行编程，工人能够自动设置焊接参数和编程死板人，生成死板人轨迹并将其自动发送到死板人系统，而无需运用死板人示教器，经过时刻操纵饬令自动将死板人焊接历程维持在规模内。基于数字孪生系统，完结真假数据交互合并，使焊接临盆线物理实体与其数字孪生体时刻联动并互相映照，对死板人焊接临盆历程施行时刻反应、迭代优化、监视报警等，为焊接历程供应决定倡议，进而保证死板人焊接品质的安定性。暂时，基于数字孪生技艺的建模和仿真与往常大不雷同，不再是处于离线、自力和特定阶段存在的状况，而是曾经完结了与实在的物理宇宙创建良久、时刻、可交互的联结。在焊接中，数字孪生模子和死板人焊接设备什物是互相影响的，是死板人智能化焊接的关键技艺。上海柏楚电子科技股分有限公司开垦的焊接数字孪生系统建模及仿真软件如图6所示。5视觉传感技艺视觉传感器以非来往性格、讯息充分、精度高、探测速率快及适应性强等好处[6]，在数字孪生系统中表现注首要效用，是修削焊接轨迹、完结焊接自动编程的关键，被宽广用于死板人焊接定位、焊接扶引、焊缝跟踪和焊接历程监控中。基于3D视觉的死板人智能化焊接数字孪生系统如图7所示。个中罕用的3D视觉厂家有西怎知象光电科技有限公司、中科合并感知智能探索院有限公司、浙江汉振智能技艺有限公司等。在数字孪生系统中，数字宇宙和物理宇宙的正确调解联动是关键，欺诈3D宏观视觉技艺，对工件总体描述施行扫描，与工件模子施行比对后，可自动调理工件在数字孪生系统内的场所，而且由系统再次盘算修削焊接轨迹及空移轨迹，以及经过点云配准对工件施行初定位[7]（见图8），完结死板人的自动编程焊接。6停止语在船舶、海工、钢结讲和工程死板等焊接缔造中存在着大批定制化非标件，保守的示教-涌现型死板人很难直接运用于这些畛域的现实焊接临盆中。基于数字孪生及视觉传感技艺的死板人焊接自动编程是完结智能化焊接在多种类、小数量、定制化非标件畛域运用的关键地方。是以，开展焊接数字孪生、离线编程、3D视觉焊接门路修削和焊接定位等关键技艺的探索，对于擢升我国设备缔造焊接水准、擢升船舶海工缔造工程的自助配套手腕，以及知足国度新式船舶计谋平安需求均具备首要意义。参考文件：[1]许燕玲，张本顺，侯震.海工设备死板人智能化焊接关键题目及技艺探索[J].金属加工（热加工），（6）：1-10.[2]肖润泉，许燕玲，陈善本，等.焊接死板人关键技艺及运用进显近况[J].金属加工（热加工），（10）：24-31.[3]侯润石，蒋启祥，王胜华，等.大型繁杂构件的无模子产业死板人自动编程系统[J].电焊机，，50（7）：-，.[4]邢继生.产业死板人自动编程软件平台的盘算与完结[D].广州：东南大学，.[5]华夏电子技艺准则化探索院.数字孪生技艺运用白皮书（版）[R].
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