1 工业机器人发展至今已经非常高效、可靠，典型的六轴工业机器人，通用性好，使用成本低，可用于各种 行业．有研究指出，机器人产业将是未来十年国内装备制造业中成长性*快的行业．尤其是焊接作业，无间 断工作、可靠性高，焊接质量好等的特点使得越来越多企业使用工业机器人代替人工焊接．六轴工业机器人 以库卡、 ABB、安川与发那克为代表，但不论哪家公司的产品，其工作原理与使用方法基本一致．本文的焊机 机器人采用库卡 KＲ6 机器人，焊接采用福尼斯 TPS2700 气体保护焊机．

机器人对焊枪的控制精度毫无问题，但如果没有很好的夹具来保证焊接对象的固定位置，精度再高的机 器人也是徒劳，因此为了保证焊接质量必须设计夹具，固定焊接对象．

2 由于工字轮有中空圆柱一个轴向，因此很容易设计一个可以外张的轴，当轴穿过工字轮的中空，然后外 张，夹紧工字轮固定好位置，如图 2 左图所示，这也是手工焊接工字轮常使用的一种夹具．由于采用波浪形肋 板，机器人焊接轨迹类似 S 形，轨迹可以由示教器预先设计好．还有，机器人无法识别行走路径的起点，在使 用夹具上料的过程中需要人工对齐波浪线的焊接起点．本文给出机器视觉技术方案，可跟踪波纹型肋板特 征，实现自动对齐焊接起点． 设计夹具与焊接机器人如图 1 右所示，为了提高工作效率，工作站采用双夹具．

图 1 工字轮夹具与机器人工作站

机器视觉技术在工业中得到了越来越广泛的应 用，对提高生产效率，达到生产智能化的目的起着至 关重要的作用［5］．虽然工字轮夹具能很好地固定工字 轮的焊接位置，但是示教好的机器人焊接轨迹是固 定的，即机器人的焊机的路径在空间上是无法改变 的，因此为了配合机器人的路径，夹具必须将工字轮 调整到焊接路径的起点，以做到与机器人的焊机路径一致，传统的做法是在夹具上做好标记，人工将工字轮 旋转调整到标志位，再让机器人开始焊接．自动对齐工业机器人焊接路径的起点，采用机器视觉是*有效的 办法．同心圆辐轮的波浪纹由冲压生产得到，冲压的过程除了中间的过轴孔，可在同心圆辐轮上冲压若干个 工艺圆孔．冲压模具的波纹与圆孔的位置都是固定的，可作为机器视觉图形定位的线索，圆孔与波纹的位置都是相对固定的，因此可以定位出波浪纹的位置．根据这一原理，可以使用工业智能相机采集圆盘的图像，进 行圆孔识别，由预先计算好的相对位置定位出波纹的位置．也可使用工业相机采集图像，使用工业计算机进 行识别，根据冲压图纸计算出波纹位置．两种方法各有优缺点，前者产品成熟，使用方便，可靠性强，只需按照 说明书进行设置即可进行识别工作，但无自主知识产权，二次开发空间有限，不能根据图纸自动设置;后者则 拥有自主知识产权，可以根据客户制定软件，可以进行二次开发，根据图纸自动设置参数，但开发周期长，通 用性较低．

4 基于机器视觉的机器人焊接工作站

4.1 工作站结构 根据焊接流程设计机器人工作站结构如图 3，工作站由夹具与焊接机器人组成， PLC 作为主站，库卡机 器人作为从站．库卡机器人公司产品和其他机器人公司均有机器视觉系统，但成本较高，而且仅可以供本品 牌的机器人使用，如果更换了工作站的机器人将无法工作．本文考虑生产环境与使用的便利性，采用欧姆龙 智能相机 FQ2 系列，配备 PLC link［6］，可大幅减少梯形程序的编制工时．使用 PLC 作为主站，机器人作为从 站，配置灵活，不仅仅可以连接库卡机器人，还可以连接各种品牌的工业机器人．

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