1. 焊接需求

重型貨車的油箱采用鋁合金制成，油箱的截面為帶圓角的方形，箱體部件為兩個端蓋和筒體，分別沖壓和焊接成形。主要焊縫包括直縫和兩端的環(huán)縫。油箱工件對尺寸精度的要求不高，關鍵是要保證焊縫有足夠的強度和無泄漏。由于箱體尺寸大，材料厚度相對較薄，所以工件裝配后焊縫的形狀和位置精度不高，可能有1mm甚至幾毫米的誤差。如果沒有采用跟蹤技術，簡單示教再現(xiàn)型的機器人容易出現(xiàn)焊偏、燒穿和撞槍等問題，從而造成產(chǎn)品需要返工補焊或者報廢。這類鋁合金的結構件。由于材料的厚度、表面氧化膜和電弧特性，難以采用傳統(tǒng)的接觸尋位和電弧跟蹤。激光焊縫跟蹤是實現(xiàn)鋁合金結構件自動化焊接成功應用的關鍵技術之一。

2. 實現(xiàn)方案

考慮到盡可能提高焊接生產(chǎn)效率的要求，系統(tǒng)采用了雙機器人同時焊接兩端環(huán)縫的方案旋轉變位機旋轉一周，兩條環(huán)縫同步進行焊接。整個焊接工作站采用了兩個工位，其中一個工位焊接時，另一個工位用于裝卸工件，兩個機器人側掛方式安裝在帶有1軸導軌的固定龍門架上，可以左右移動在兩個工位上焊接。

變位機采用頭尾架式的旋轉變位機。在夾具設計上考慮裝夾不同截面大小工件的調節(jié)和定位機構。尾架可以可以左右移動，適應不同長短油箱焊接的需求。只需要調整夾具和尾架位置，即可滿足不同型號尺寸的油箱工件的焊接。旋轉變位機的作用，一是使得機器人帶著焊槍可以方便地一次焊完一周的焊縫，其次是保證焊槍能夠在任何時刻都保持最佳的平焊位置。系統(tǒng)配置了兩臺旋轉變位機，用于兩個工位，一個在焊接時進行變位旋轉，另一個同時在進行工件裝卸。

     為保證焊接效率和質量，系統(tǒng)采用MIG焊方法，選用了Fronius焊機。

3. 關鍵技術

  激光焊縫跟蹤技術是貨車油箱雙工位雙機器人焊接工作位的關鍵技術。因為油箱的鋁合金材料表面非常光亮，具有很強的反光特性，一般的激光傳感器在電弧環(huán)境下難以實現(xiàn)對光亮鋁合金接頭特征的可靠、精確測量。油箱環(huán)縫為曲線鋁合金焊縫，機器人焊接時必須實現(xiàn)對變位機的轉動和機器人焊槍軌跡的精確控制，保證焊接位置為平焊位置。另外，在四個拐角位置的焊縫曲率半徑比較小，激光傳感器需要有較大的視場范圍和合適的前視距離來保證拐角位置也能準確測量和可靠跟蹤。采用SERVO-ROBOT公司新型的Power-Trac激光焊縫跟蹤系統(tǒng)（主要包括Power-Cam數(shù)字激光傳感器、Power-Box）視覺控制器及相關的軟件，視覺系統(tǒng)能夠在非常光亮的鋁合金表面也能獲得良好的激光條紋圖像。

為了同步焊接油箱工件的左右兩條焊縫，系統(tǒng)采用了雙機器人。每臺機器人配置一個機器人控制柜，其中一臺為主控，另一臺為從動，每臺機器人配一條Power-Trac激光焊縫跟蹤系統(tǒng)。在焊接時，變位機帶動工件旋轉，兩臺機器人分別啟動激光跟蹤。

4. 采用機器人焊接時的操作步驟

要實現(xiàn)精確的激光焊縫跟蹤，必須事先對系統(tǒng)進行標定。首先按照機器人的標準方法標定焊槍TCP，然后在帶有搭接特征得勁標定板上按規(guī)定步驟標定激光傳感器。完成標定后，就可以示教編程機器人的程序。由于配備了激光跟蹤系統(tǒng)，示教過程比較簡單，示教時只需要保證焊槍的前后位置和角度，焊絲末端只需要粗略對準即可，在焊接運行時由激光跟蹤系統(tǒng)保證焊絲精確對準焊縫。

在編寫好機器人程序后，生產(chǎn)過程中操作人員只需負責上下料，裝夾好工件后，按下該工位的裝夾確認按鈕，機器人完成另一工位的焊接任務后會自動移動到剛裝好工件的工位上進行焊接。操作人員到另一工位進行下料和上料，裝夾好之后，按下該工件的裝夾確認按鈕。

在啟動焊接時，兩臺機器人從初始位置接近焊縫，同時用激光搜索焊縫，找到焊縫后將焊槍移動到焊接起始點位置，啟動焊縫跟蹤，起弧并同時驅動變位機帶動工件旋轉。兩臺機器人分別在各自的激光跟蹤系統(tǒng)的導引控制下保持在平焊位置同步進行焊接，焊接一周之后，激光視覺系統(tǒng)檢測到起弧點，自動重疊焊接一段距離后再熄弧。之后機器人回到初始位置，等待另一工位工件裝夾完畢的信號。