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第1章 焊接自动化技术概述 1

1.1 焊接自动化现状与发展趋势 1

1.2 现代焊接自动化技术特点 4

1.3 焊接自动化设备分类 4

1.3.1 专用型自动弧焊设备 5

1.3.2 焊接机器人 6

1.4 典型产品的焊接自动化设备 7

1.4.1 储罐自动焊设备 7

1.4.2 天然气管道自动焊设备 10

1.4.3 船舶焊接自动化设备 12

1.4.4 锅炉集箱焊接机器人工作站 12

1.5 焊接自动化实用技术要点 13

第2章 焊接自动化设备结构组成 17

2.1 概述 17

2.2 机械装置结构组成与功能特点 17

2.3 激光视觉传感系统结构组成与功能特点 19

2.4 控制系统结构组成与功能特点 21

第3章 焊接自动化设备机械结构 24

3.1 概述 24

3.2 机床式焊接设备机械结构 24

3.2.1 机床式焊接设备机械结构概述 24

3.2.2 典型工件自动化专用焊接设备机械结构实例 28

3.3 关节式机器人机械结构 33

3.3.1 点焊机器人机械结构 34

3.3.2 弧焊机器人机械结构 38

3.4 导轨式移动焊接机器人机械结构 42

3.4.1 直轨道焊接机器人机械结构 43

3.4.2 轨道式管道全位置焊接机器人机械结构 44

3.4.3 柔性轨道全位置焊接机器人机械结构 47

3.5 无导轨焊接机器人机械结构 49

3.5.1 无导轨焊接机器人机械结构概述 50

3.5.2 无导轨焊接机器人应用实例 53

3.6 水下自动焊接设备机械结构 55

3.6.1 水下高压自动焊接设备机械结构 55

3.6.2 水下无导轨局部干法自动焊接设备机械结构 63

第4章 焊接自动化传感技术 65

4.1 概述 65

4.2 接触式焊缝跟踪传感技术 66

4.2.1 探针接触式传感器 67

4.2.2 探针触摸式传感器 67

4.2.3 电极接触式传感器 68

4.2.4 接触式焊缝跟踪传感关键技术 68

4.3 电磁式焊缝跟踪传感技术 69

4.3.1 电磁传感器 69

4.3.2 涡流传感器 70

4.4 电弧式焊缝跟踪传感技术 71

4.4.1 电弧传感焊缝跟踪的基本原理 71

4.4.2 摆动式电弧传感器 72

4.4.3 旋转电弧传感器 74

4.5 视觉焊缝跟踪传感技术 75

4.5.1 光学传感器 76

4.5.2 CCD视觉传感器 77

4.5.3 被动光视觉传感技术 78

4.5.4 主动光视觉传感技术 79

4.5.5 焊缝跟踪图像处理技术 82

4.5.6 焊缝跟踪控制技术 84

4.6 超声波焊缝跟踪传感技术 85

4.6.1 超声波的传播及特点 86

4.6.2 超声波焊缝跟踪检测传感器原理 86

4.6.3 超声波传感器检测精度问题 87

4.7 红外辐射焊缝跟踪传感技术 88

4.8 实例分析 90

4.8.1 光电接触式焊缝跟踪传感器 90

4.8.2 新型机械接触式焊缝跟踪传感器 92

4.8.3 CCD光电式焊缝跟踪传感器 93

4.8.4 光纤式激光焊缝跟踪传感器 97

第5章 焊接自动化控制系统 103

5.1 概述 103

5.1.1 焊接自动化控制系统基本要求 103

5.1.2 焊接自动化控制系统的常用技术 103

5.1.3 焊接自动化控制系统的关键技术 105

5.2 焊接自动化控制系统常用硬件电路 105

5.2.1 可编程序控制器 106

5.2.2 单片微机 110

5.2.3 DSP处理器 113

5.2.4 执行电动机驱动器 117

5.3 常用自动控制算法 129

5.3.1 概述 129

5.3.2 PID控制算法 130

5.3.3 模糊控制算法 131

5.3.4 自适应控制方法 132

5.4 焊接自动化硬件技术 133

5.4.1 机电一体化集成技术 133

5.4.2 焊接自动化硬件系统接口技术 136

5.4.3 焊接自动化设备人机交互系统 142

5.4.4 焊接自动化控制硬件系统实例 144

5.5 焊接自动化软件技术 149

5.5.1 焊接自动化软件系统结构组成与控制逻辑 149

5.5.2 PID算法应用技术 152

5.5.3 焊缝自动跟踪控制算法 155

5.5.4 焊接自动化控制软件实例 159

第6章 焊接自动化设备设计 166

6.1 设计步骤与要点 166

6.2 自动化焊接设备整机设计实例 169

6.2.1 无导轨全位置焊接机器人设计 169

6.2.2 汽车后桥壳自动焊设备设计 176

6.2.3 全位置自动焊机设计 178

6.3 焊接自动化设备改造性设计实例 180

6.3.1 大直径薄壁长筒体自动焊装置设计 180

6.3.2 抽油机驴头圆弧焊专机设计 182

6.3.3 探臂式罐体自动焊车设计 184

6.4 自动焊设备微机控制系统设计实例 185

6.4.1 弧焊设备通用一元化调节微机系统设计 185

6.4.2 翅片管自动焊机控制系统设计 186

6.4.3 螺旋焊缝自动跟踪系统设计 193

6.4.4 焊接自动化设备全数字人机界面系统设计 196

第7章 焊接自动化技术应用实例 203

7.1 大型容器全位置自动焊技术应用实例 203

7.1.1 储罐立缝的自动焊技术 203

7.1.2 储罐横向埋弧焊技术 205

7.1.3 储罐双丝埋弧焊技术 208

7.1.4 储罐自动气体保护焊技术 208

7.1.5 储罐焊接工程项目实例 210

7.2 大型管道全位置自动焊技术应用实例 211

7.3 国产焊接机器人工作站的工程应用 214

第8章 焊接自动化热点技术研究与发展前景 217

8.1 焊缝视觉跟踪技术研究与发展前景 217

8.1.1 基于激光传感的焊缝轨迹跟踪技术 217

8.1.2 激光扫描法焊缝跟踪技术 218

8.1.3 焊缝跟踪图像处理技术研究与发展 218

8.1.4 焊缝自动跟踪控制算法研究与发展 220

8.2 焊缝成形控制技术 221

8.2.1 TIG焊缝成形控制 221

8.2.2 MIG焊熔池成形控制 222

8.2.3 管道自动根焊技术研究与发展 223

8.2.4 全位置自动焊新技术研究 225

8.3 高效熔焊新技术 226

8.3.1 Tandem法双丝高速焊 226

8.3.2 TIME高效熔敷焊 228

8.3.3 活性焊剂TIG焊 229

8.3.4 激光-MIG复合焊 231

8.3.5 窄间隙自动焊技术 232

8.4 焊接机器人技术研究与发展 234

8.4.1 焊接机器人工作站研究与发展 234

8.4.2 船舶焊接机器人研究与发展 234

8.4.3 全位置智能焊接机器人研究与发展 236

8.4.4 焊接机器人发展趋势 241

附录 S7-200型PLC指令摘要 244

附录 A 位逻辑指令 244

附录 B 比较指令 247

附录 C 转换指令 249

附录 D 计数器指令 252

附录 E 脉冲输出指令 257

附录 F 数字运算指令 259

附录 G 比例/积分/微分（PID）回路控制指令 262

附录 H 中断指令 263

附录 I 逻辑操作指令 266

附录 J 传送指令 267

附录 K 程序控制指令 268

附录 L 移位和循环指令 275

附录 M 表指令 277

附录 N 定时器指令 280

附录 O 子程序指令 282

参考文献 284

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