工业机器人伺服焊钳坐标的自动测量

工业机器人伺服焊钳坐标的自动测量

1工业机器人的技术概念

工业机器人由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多种、批量的柔性生产，它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。40余年来，有关它的研究取得了长足的进展。各种形态、功能的机器人相继面世，而未来的机器人将是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器，是集机械学、力学、电力学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体，当代研究十分活跃，应用日益广泛。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

2机器人的应用

目前一汽-大众轿车一厂焊装车间拥有KUKA公司机器人设备1200多台，AudiB8/X88/T88车型共835台机器人，使用自动焊钳的机器人有417台，由KUKAC2型机器人和KUKAC4型机器人组成，包含焊钳、涂胶、抓手、激光焊接、滚边压合、CMT焊接，螺柱焊，铆接、激光在线测量、等离子焊接、扫码等工艺。以焊钳工艺最多，焊钳又分为伺服焊钳（焊钳的打开和关闭由伺服控制器控制）和普通焊钳（指没有伺服控制器控制，焊钳打开和关闭由感应开关控制）。

自动焊钳属日常主要维护设备，由于更换修复后的焊钳空间坐标值(机器人活动半径内任何位置都对应机器人内部的空间坐标，也就是说我们想让机器人如何去动作，其实只需要将空间坐标值给予机器人,机器人就会带着工具移动到指定位置)存在偏差,所以每次都需要重新手动修正机器人程序(包括焊点位置的修正、维修位置的修正、铣电极位置的修正)。每次修正轨迹需要60～75分钟（修正时间由焊点数量、工位结构、偏移量的大小决定），降低修正轨迹时间是此项目开发的初衷。

3PERCEPTRON在线测量

PERCEPTRON公司成立于1981年。1997年开始在亚洲开展业务，超过28年的基于激光的非接触测量技术与检测技术，每年约有1000万美元资金投入技术与软件方面的研发，平均每年在全球200个工厂安装5000个测头，居于在线测量技术的全球领导地位。作为全球激光在线检测技术领导者的美国Perceptron,Inc.（NASDAQ:PRCP）在华投资的全资子公司，伯赛贸易(上海)有限责任公司已成功地将此项先进技术和产品引入国内。在线检测技术始于上世纪80年代，Perceptron从成立之日起，就致力于为非接触式测量及检测应用提供基于信息系统的过程解决方案。世界各地的汽车和制造企业运用Perceptron的过程管理方案协助改进产品质量，减少产品开发时间及降低制造成本，目前我们的产品及技术已经在SGM、SVW、FAW、BBAC、SAIC、CAPSA、BAIC、BMW、CJLR、FORD、GAC、HYUNDAI、KIA、FOTON、JIANGLING、CHERY、GEELY、QOROS、NISSAN等知名汽车生产厂家得到应用并得到客户一致好评。

PERCEPTRON在线测量技术在一汽大众焊装车间被广泛的应用于AUDIC7、AUDIX77、AUDIX88以及AUDIT88车型的车身匹配监控方面，大大提高了车身匹配间隙的合格率，使车身整体质量显著提高。

4PERCEPTRON产品

Fixed固定式

Hybrid混合式

Flexible机器人式

5气动伺服焊钳

德国尼玛克有限责任公司（NIMAKGmbH）经已成立近半个世纪。在这几十年来，尼玛克凭借自身的技术优势以及可靠的专业服务，一直活跃在国际舞台上。

为进一步开拓亚洲市场，2007年新年伊始，尼玛克跨出了重要的一步新的生产基地尼玛克焊接技术（北京）有限公司于2007年1月落户中国北京，并致力于手动式点焊钳和焊接控制柜的研发及生产。

尼玛克焊接技术（北京）有限公司的初创人员在公司成立之前，来到德国的母公司，于近半年的时间内，接受了全面系统的培训，并且取得了良好的成效。在充分保证德国技术水平的前提下，合理地融入了本地元素，使新公司的运作游刃有余。

5.1伺服焊钳的技术特点

无撞击、无板件变形、保护焊接设备；改善焊接过程稳定性、无飞溅、高焊接质量；可任意对电极压力和开口行程编程；开口张开关闭速度提高；焊点直径均匀、减少返修；电极压力迅速提升并保持恒定，几乎可以忽略预留时间；清洁、稳寂静、低噪音、减少保养；节省昂贵的压力气能源；行程摩擦压力补偿；可提供电驱动补偿。

5.2伺服焊钳的分类

NIMAKC型自动焊钳NIMAKX型自动焊钳

DUERINGC型自动焊钳DUERINGX型自动焊钳

6应用原理

6.1实现机器人伺服焊钳自动测量，需要固定伺服焊钳支架用来装载固定式自动焊钳，一台机器人为可以携带自动焊钳等待测工具，另一台为带有PERCEPTRONFiexible式测头的机器人，通过以上工具就可以实现所有自动焊钳的测量任务。

6.2将带有伺服焊钳的机器人移动固定坐标位置停止，带有PERCEPTRONFiexible式测头的机器人会启动，按照规定好的轨迹去测量伺服焊钳的2个位置，自动焊钳固定臂电极帽（必须为新电极）的空间坐标值与焊钳的连接法兰坐标值。

6.3每一把自动焊钳在出厂时都有自己的空间坐标值，应用于同一机器人的同一型号的自动焊钳坐标值应该相同。此前每次对自动焊钳进行维护保养时，由于焊钳拆卸等原因会造成焊钳的坐标值发生变化，所以每次焊钳保养维护后都需要使用三坐标测量仪对自动焊钳进行测量，使用三坐标测量仪不仅准备时间长（大约需要30分钟）而且由于操作手法的不同容易出现测量误差，长时间的误差积累会导致自动焊钳误差值过大，与原始数据无法匹配，www.zr-robot.com，这只能通过修改机器人轨迹的方法消除误差，而调整机器人轨迹需要大量的时间与人员，浪费人力物力。

6.4应用PERCEPTRONFiexible自动测量设备取代了手动的三坐标测量仪，将所有自动焊钳的坐标数据一次性输入PERCEPTRON控制器中，使用Fiexible测量头对自动焊钳进行测量，通过测量实际数据与系统内存储的标准数据进行对比，计算给出自动焊钳的偏差值及调整方案，使用Fiexible测量头，得到的测量结果准确，没有准备时间，数据输出快。

7技术特点

7.1通过使用PERCEPTRON在线测量系统对自动焊钳进行坐标测量，大大提高测量的精准度，避免由于人为操作出现的误差，保证了调整的准确性，减少了自动焊钳维护后的校准时间，提高了劳动生产率。

7.2由于操作载体由人工改为机器人，每把自动焊钳的测量程序已经编制完成，缩短了响应时间，提高了工作效率，可以随时的进行测量工作。

7.3由以前的必须由会使用三坐标测量仪的专业人员才可以进行操作改为任何维修人员都可以使用，节约了人员培训及设备损坏所产生的成本。

8经济价值