无教学焊接:它的适用场景

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直接回答: 免示教焊接是一种针对特定几何形状的重复定位方法,并非针对任何形状的自动编程。扫描结果会返回特定零件的位置,因此可以容忍零件间的差异,但不能改变几何形状本身。例如,可以根据扫描结果计算出封闭的规则焊缝,如法兰环。该方法省去了示教步骤;每个零件的定位仍然由设备完成,而非人工完成。

本视频概述了应用场景。视频内容仅用于观察流程,不涉及特定型号的性能、安全性或验收声明。

这是给谁的: 为评估用于中批量制造组件的扫描焊接单元的工程师和采购人员而编写。

范围: 本EVST指南涵盖了产品必须满足的前提条件,才能实现基于扫描的免示教机器人焊接:焊缝规则性、扫描实际返回的数据、哪些数据会被保存以及哪些数据不会被保存,以及导致焊接失败的条件。本指南不提供扫描精度、补偿范围、一次合格率或循环时间等数据;这些数据需要您自行测试零件的记录。

龙门架式焊接机器人在激光扫描后对变压器油箱盖上的法兰座进行焊接。
龙门架式焊接机器人在激光扫描后对变压器油箱盖上的法兰座进行焊接。

先测量,再焊接

在参考视频中,一条红色激光线穿过变压器油箱盖及其上的法兰开口,之后才开始引弧。只有在激光线穿过之后,机器人才开始围绕法兰环进行焊接。

这种顺序就是方法。扫描并非对已存在的程序进行检查;它是构建路径的输入,并且该序列对每个部分重复执行。

有必要明确指出它不是什么。它不是离线编程(离线编程根据模型构建路径),也不是焊缝跟踪(焊缝跟踪在焊接过程中校正已布置的路径)。这三者回答的问题各不相同,但人们常常将它们混为一谈。

无示教机器人焊接需要焊缝提供什么?

凸缘环是位于​​平面上的封闭规则接缝。通过扫描定位凸缘环后,可以计算出其周围的路径,因为其形状由少量参数描述,而非任意曲线。

这种方法适用于这种几何形状。当接缝变得不规则时——例如空间曲线、两个圆柱体的交点、形状沿长度方向变化的关节——扫描仍然会返回位置,但如果没有模型,就无法从中推导出路径。

实际测试很简单:能否对接缝进行足够精确的描述,从而仅凭定位就能生成接缝?如果可以,则免示教算法是一个可行的选择。如果需要描述接缝形状本身,则这是一个离线编程问题。

EVST 每次的工作顺序都相同:首先是接缝几何形状,然后是扫描可以到达的范围,然后是装配,最后才是单元本身。

根据 ISO 9692-1:2013熔焊接头的准备工作由指定的几何形状和尺寸来定义,这正是规则接头能够被描述的根本原因。

从扫描到计算路径的流程图,展示了该方法有效和无效的部分。
先测量,再焊接——而且只在扫描能看到的地方焊接。

它节省的是教学时间,而不是寻找时间。

视频显示,同一个罐体上有多处焊接位置,设备在进行下一处焊接前会再次扫描。虽然没有人重新进行焊接位置指示,但每次焊接位置都会重新定位。

这种区别对于周期时间论证至关重要。教学是一次性设置成本;扫描是按件计费的成本。因此,批量越小、品种越多,这种优势就越明显;而批量越大、零件越趋于一致,这种优势就越弱。

这对于调试阶段的预期也至关重要。扫描每个部件的单元所执行的工作是示教单元所不执行的,而这些工作必须在循环中的某个环节体现出来。

哪种方法适合哪种情况,可作为您自身评估的起点。
情况 常用方法 首先要核实什么
常规闭合缝合,小批量生产,位置可变 基于扫描的免示教 扫描是否覆盖所有接缝和间隙范围
复杂或自由形状的接缝,可提供相应型号 离线编程模型 模型与实际装配体的保真度
一段连续的部件 授课项目,可能包含跟踪环节 位置因部件而异的程度
焊接过程中焊缝位置偏移 沿绷紧路径的接缝跟踪 漂移是源于失真还是源于拟合

方法出错的地方

扫描需要视线范围。如果接缝隐藏在结构后面、被夹具压住或以传感器无法扫描的角度接近,则该方法无法定位接缝,任何处理都无法恢复。

反射面是第二种常见的故障点。抛光、镀层或潮湿的表面会干扰线结构光传感器的读数,而实际的解决方法是光学和机械方面的——例如入射角、灯具设计、表面状况——而不是软件方面的改进。

第三点是装配。扫描可以测量间隙,但无法焊接超出工艺窗口的间隙。根据 ISO 13920:1996焊接结构的一般公差以公差等级来规定,超过程序假定等级的间隙是装配问题,而不是焊接设备问题。

最后一点值得明确说明,因为它经常被当作调试期间的设备故障来记录,但它实际上并不是设备故障。

哪些属于测试记录和安全范畴?

扫描精度、实际应用的补偿范围和一次通过率均属于您自行测试的部件的测试记录。这些数据无法从视频素材中读取,因此此处不予列出。

根据 ISO 9283:1998姿态精度和重复性是在规定的负载和速度条件下测量的,因此扫描单元的任何定位图都必须注明传感器、支架和它所占据的部件。

根据 ISO 10218-2:2025受保护的空间取决于整个集成系统的运动,对于龙门架安装的单元来说,这包括龙门架的移动,而不仅仅是机械臂。

每次 EVST 应用审查都从相同的项目输入开始——图纸、接头准备和当前装配公差——因此选择取决于证据,验收是根据您自己的零件而不是数据表来达成的。

常见问题

无示教焊接与离线编程相同吗?

不。离线编程根据模型构建路径;无示教编程则根据实际零件的扫描数据构建路径。离线编程可以处理扫描数据无法描述的形状,而无示教编程可以处理离线路径无法识别的零件间差异。它们解决不同的问题,并且经常结合使用。

哪种缝合方法适合这种方法?

扫描可以定位规则的、可描述的接缝——例如法兰环、直线圆角、螺栓圆。但当接缝变得不规则时,仅靠定位就不足以生成它,这时就需要离线编程来解决。

实际应用中哪些因素会破坏它?

视线、反射和装配都会影响测量结果。传感器无法检测到的接缝无法定位;抛光、镀层或潮湿的表面会干扰读数;工艺窗口之外的间隙属于装配问题,扫描可以测量但无法修复。

我们应该发送什么信息才能得到有用的回复?

零件图纸、接头准备、装配公差等级以及您在来料上实际看到的间隙范围。

项目输入内容以供申请审核

要将此结果与您自己的产品而非通用单元格进行比较,请发送:

  • 零件图和待焊接的焊缝
  • 关节准备和您所达到的耐受等级
  • 来料零件上观察到的装配间隙范围
  • 批次大小以及有多少种变体共用一个工作站

请发送图纸和关节准备情况,并说明是否可以针对该产品设计无痕握法。相关阅读: 自动焊接系统解决方案, 机器人焊接路径边界.

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