大研智造 全面剖析焊錫機器人技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展前景

在現(xiàn)代制造業(yè)中，焊接技術(shù)是至關(guān)重要的一環(huán)，其發(fā)展水平直接影響著產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率。隨著科技的不斷進步，焊錫機器人作為焊接領(lǐng)域的重要創(chuàng)新成果，逐漸取代了傳統(tǒng)的人工焊接方式，在電子、機械等眾多行業(yè)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。焊錫機器人的發(fā)展歷程見證了技術(shù)與產(chǎn)業(yè)需求的相互推動，從最初為應(yīng)對勞動力短缺問題而誕生，到如今成為高度智能化、多樣化的焊接解決方案，其發(fā)展涉及到多個層面的技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用場景拓展。然而，在焊錫機器人廣泛應(yīng)用的同時，我們也需要深入分析其技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀，包括技術(shù)優(yōu)勢、存在的問題以及未來發(fā)展趨勢等。尤其值得關(guān)注的是，在眾多焊錫機器人技術(shù)中，大研智造激光錫球焊錫機以其獨特的技術(shù)原理和優(yōu)勢脫穎而出。本文將對焊錫機器人技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進行全面剖析，并重點闡述大研智造激光錫球焊錫機在其中的卓越表現(xiàn)，為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有價值的參考。

1.焊錫機器人的發(fā)展歷程及優(yōu)點概述

1.1焊錫機器人的發(fā)展歷程

焊錫機器人的發(fā)展歷程可清晰地劃分為三個階段。

第一階段始于1969年，日本生產(chǎn)出了第一臺全自動焊錫機。彼時，日本電子產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，但勞動力短缺問題嚴重，這一矛盾促使企業(yè)積極尋求替代人工的焊接工具，全自動焊錫機應(yīng)運而生，并在日本國內(nèi)得到了廣泛推廣與發(fā)展。

第二階段伴隨第三次工業(yè)革命展開，這股浪潮席卷全球，電子產(chǎn)業(yè)在歐美資本主義國家迎來大發(fā)展。許多國家將電子產(chǎn)業(yè)列為支柱產(chǎn)業(yè)重點扶持，亞洲四小龍中的新加坡、韓國等國家和地區(qū)也在這一時期崛起。在這些電子產(chǎn)業(yè)發(fā)達的國家和地區(qū)，全自動焊錫機獲得了長足進步。

第三階段從2000年開始，中國大陸地區(qū)在改革開放政策的推動下，吸引了眾多國家將工廠遷至中國，“世界工廠”的美譽由此而來。隨著中國人口紅利逐漸消失，企業(yè)用工成本不斷攀升，國內(nèi)企業(yè)對這種替代人工的焊接工具的需求日益增加。同時，中國科技水平不斷提高，與世界先進技術(shù)的差距逐漸縮小，國內(nèi)企業(yè)開始模仿日本技術(shù)，全自動焊錫機國產(chǎn)化程度越來越高，尤其近年來，國產(chǎn)焊錫機在精度和溫度控制等方面已可與日本產(chǎn)品一爭高下。

1.2焊錫機器人的特點

焊錫機器人具有以下顯著特點：

其一，顯著提高焊接質(zhì)量，確保焊接產(chǎn)品的均一性和穩(wěn)定性。在焊接零部件過程中，焊接電流、電壓、速度和行程等參數(shù)對焊接質(zhì)量至關(guān)重要。人工焊接時，難以保證這些參數(shù)的穩(wěn)定，易導(dǎo)致焊接質(zhì)量參差不齊。而焊錫機器人能夠嚴格控制焊接過程中的各項參數(shù)，從而保障每個焊縫的質(zhì)量。

其二，降低工作人員工作難度。以往焊接人員不僅要進行焊接工作，還要裝卸焊接零部件，并且在焊接過程中經(jīng)常遭受煙霧和飛濺物的困擾，還需使用較重的手工焊鉗。使用焊錫機器人后，工作人員只需裝卸零部件，免受煙霧和飛濺物影響，工作效率得以提升。

其三，明顯提高企業(yè)勞動生產(chǎn)率。焊錫機器人可實現(xiàn)24小時連續(xù)焊接生產(chǎn)，隨著焊接技術(shù)的發(fā)展，還能進一步提高焊接零部件的質(zhì)量，從而有效提升企業(yè)的生產(chǎn)效率。

其四，有助于確定產(chǎn)品生產(chǎn)周期和控制產(chǎn)品質(zhì)量。在使用焊錫機器人焊接時，通過編程設(shè)定其生產(chǎn)節(jié)拍和焊接數(shù)據(jù)，可合理安排產(chǎn)品焊接計劃，方便企業(yè)對生產(chǎn)過程進行管理和質(zhì)量控制。

其五，能夠加快產(chǎn)品更新?lián)Q代周期，降低企業(yè)設(shè)備投資。實現(xiàn)產(chǎn)品焊接自動化后，只需適當修改編程程序，即可完成產(chǎn)品更新?lián)Q代，使機器人能夠適應(yīng)不同工件的焊接生產(chǎn)需求。

2.焊錫機器人中的主要技術(shù)研究與分析

當前，焊錫機器人技術(shù)研究主要涵蓋兩部分。

一方面是工業(yè)機器人結(jié)構(gòu)強度研究。需要依據(jù)工業(yè)機器人關(guān)節(jié)變化幅度和移動距離來調(diào)整機械臂的結(jié)構(gòu)與尺寸，以確保機器人結(jié)構(gòu)強度滿足客戶實際需求。

另一方面是焊錫熱場分布研究。準確掌握焊錫熱場分布情況，據(jù)此調(diào)整焊接工藝和編程程序，使焊錫機器人能依據(jù)熱場分布開展焊接工作，從而提高焊接效率。

焊錫機器人涉及六大尖端科學(xué)技術(shù)：

一是基于功率補償?shù)目焖?a target="_blank">高精度溫控技術(shù)，通過科學(xué)管理焊接溫度，避免溫度過高或過低對焊接質(zhì)量產(chǎn)生不良影響。

二是柔性線材焊接技術(shù)，該技術(shù)能顯著提升焊接技術(shù)水平和精確度。借助人工智能應(yīng)對焊接過程中的不可預(yù)見變化，模擬人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，將變化信息輸入系統(tǒng)后，機器人通過接觸、按壓變形、借助軟件穩(wěn)定形變、抓取零部件、調(diào)整定位等步驟，準確對準焊接區(qū)域進行焊接。

三是焊點質(zhì)量的光學(xué)自動檢測技術(shù)，可自動檢測待焊接區(qū)域的光學(xué)數(shù)據(jù)，精準掌握焊接區(qū)域質(zhì)量水平。

四是基于Windows的焊錫系統(tǒng)，通過Windows系統(tǒng)實時監(jiān)控焊錫過程，能在第一時間發(fā)現(xiàn)突發(fā)狀況并立即停止焊接，防止對產(chǎn)品焊接質(zhì)量造成損害。

五是異形插件焊錫技術(shù)。

六是基于云端的焊錫機狀態(tài)檢測故障預(yù)警和診斷技術(shù)，后臺可實時掌握機器人運行狀況及故障情況，及時報警并通知工作人員維修。在故障診斷過程中，能將故障信息發(fā)送給后臺人員，以便準確掌握機器人情況，及時關(guān)閉機器人進行維修，保障機器人和焊接質(zhì)量。

3.焊錫機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀分析與研究

隨著焊錫技術(shù)的不斷發(fā)展，焊錫機器人也在持續(xù)更新?lián)Q代。當前智能焊錫機器人主要由以下四個重要部分組成：

一是第四代焊接頭，其設(shè)計采用帶有精密汽缸導(dǎo)軌緩沖裝置與角度調(diào)整機構(gòu)，能更精準地控制焊接角度，保障焊接質(zhì)量。

二是CCD視覺定位，可自動識別定位Mark點，在偏差±2mm內(nèi)自動矯正補償，保證焊接角度和位置的準確性，重復(fù)精度在0.02mm內(nèi)，大幅提高了焊接設(shè)備的精密度。

三是破錫系統(tǒng)，包括斷錫檢測、破錫齒輪和堵錫檢測。通過特殊的破錫處理方式，有效減少虛焊、漏焊、大塊錫渣、焊錫飛濺和錫珠等問題，顯著提高焊錫質(zhì)量。

四是無限示教器，采用2.4G無線遙控鼠標、鍵盤示教器三合一的設(shè)計，提高工作效率，實現(xiàn)數(shù)字化程序，可直接輸入?yún)?shù)修改焊錫參數(shù)，保證參數(shù)準確性。在在線集成式雙頭選擇焊機中，可進行選擇性噴霧、預(yù)熱和選擇性焊接。選擇性噴霧可針對焊錫零部件中PCB上的特定位置噴射助焊劑，加熱PCB板激活助焊劑活性后，選擇性焊接PCB板上的焊盤，滿足企業(yè)日常生產(chǎn)需求。

在高頻感應(yīng)焊錫機器人中，頻率可達800-1000KHZ，焊接速度快，能將電流高度集中在焊接區(qū)域，加熱迅速，焊錫效果好，熱影響區(qū)域小且不易氧化。同時，其CCD相機Mark點定位可自動修正治具與產(chǎn)品之間的偏移，提高焊錫質(zhì)量，實現(xiàn)智能化焊錫過程，保障產(chǎn)品總體質(zhì)量。

然而，在對焊錫機器人應(yīng)用現(xiàn)狀的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)了一些問題：

首先是價格問題，焊錫機器人售價較高。我國在焊錫技術(shù)研究方面起步較晚，部分零部件依賴進口，導(dǎo)致成本增加，價格居高不下。而且在維修時，損壞的零部件不能及時更換，需從國外購入，進一步增加了使用成本和難度。

其次是焊接編程難度大、復(fù)雜度高。對于復(fù)雜焊件，焊縫數(shù)量多，示教編程和焊接工藝編程耗時久，需要編寫和調(diào)整多個參數(shù)點來完成焊接。若焊錫機器人與焊件位置出現(xiàn)偏差，還需重新示教編程，浪費大量時間。

最后是焊接一致性問題。人工焊接時，操作人員可感知焊接電弧沖擊力和熔池流動情況，并據(jù)此調(diào)整參數(shù)。但焊錫機器人按預(yù)設(shè)參數(shù)自動焊接，無法實時掌握這些情況，不能及時調(diào)整參數(shù)，可能影響焊接產(chǎn)品質(zhì)量。

4.大研智造激光錫球焊錫機

激光噴射錫球技術(shù)（Laser Jet Solder Ball Bonding，LJSBB）于1997年問世，是一種先進的微釬焊技術(shù)。其原理是利用激光束熔化預(yù)制釬料球，再通過高壓氣體（N2）將熔融的釬料球噴射到目標焊盤上，形成冶金連接。與其他焊接方法相比，LJSBB技術(shù)優(yōu)勢顯著。它具有超高精度，屬于非接觸式焊接，僅對局部進行加熱，熱影響區(qū)極小，無需助焊劑，也不存在摩擦靜電問題，而且靈活多變，易于實現(xiàn)自動化。此外，該技術(shù)快速加熱和冷卻的特點使焊料組織細化，極大地增強了焊點的機械強度和疲勞壽命。

大研智造的激光錫球焊錫機系統(tǒng)是一個高度集成且功能完善的設(shè)備體系，主要由激光發(fā)射系統(tǒng)、CCD照相系統(tǒng)、供球系統(tǒng)、氮氣控制系統(tǒng)和焊接工作臺構(gòu)成。激光發(fā)射系統(tǒng)作為核心部件，能夠產(chǎn)生高能量密度的激光束，其能量輸出精準且穩(wěn)定，為釬料球的熔化提供了可靠的能量來源。CCD照相系統(tǒng)具備高分辨率和快速成像能力，可在焊接過程中實時捕捉焊接區(qū)域的圖像信息，為精確焊接提供視覺引導(dǎo)，確保釬料球準確噴射到目標位置。供球系統(tǒng)則通過先進的技術(shù)實現(xiàn)了釬料球的穩(wěn)定供應(yīng)，能夠精確控制球的大小、數(shù)量和供應(yīng)速度，保證焊接過程的連續(xù)性和穩(wěn)定性。氮氣控制系統(tǒng)嚴格控制氮氣的流量、壓力和純度，在焊接過程中為釬料球的噴射提供穩(wěn)定的高壓環(huán)境，同時防止氧化，提高焊接質(zhì)量。焊接工作臺設(shè)計精巧，具備高精度的定位和運動控制功能，可精確承載和移動待焊接工件，確保焊接操作的準確性。

大研智造憑借其在智能制造領(lǐng)域的深厚積累和卓越的研發(fā)能力，通過自主技術(shù)創(chuàng)新和優(yōu)化設(shè)計，打造出了集研發(fā)、生產(chǎn)、銷售和服務(wù)于一體的商業(yè)模式。這一模式有效降低了激光焊接設(shè)備的采購成本，通過優(yōu)化供應(yīng)鏈管理和生產(chǎn)流程，減少了不必要的中間環(huán)節(jié)，使得設(shè)備價格更具競爭力。在運行成本方面，設(shè)備具有高效能的特點，能耗較低，且維護需求少，維修周期長，降低了企業(yè)長期使用的成本。在維護成本上，大研智造建立了完善的售后服務(wù)體系，提供及時、專業(yè)的技術(shù)支持和充足的備品備件，確保設(shè)備出現(xiàn)問題時能迅速修復(fù)，減少停機時間和維修成本。這種全方位的成本控制能力，使企業(yè)在使用大研智造激光錫球焊錫機時能夠顯著降低生產(chǎn)成本，從而提高產(chǎn)品在市場上的競爭力，為企業(yè)創(chuàng)造更大的價值。

5.焊錫機器人的未來發(fā)展趨勢

基于當前焊錫機器人在實際應(yīng)用中的情況，需要對其進行改進和完善，以滿足企業(yè)在焊件生產(chǎn)中的需求。一方面，應(yīng)加大視覺和模擬控制技術(shù)的應(yīng)用，使用傳感器使機器人深入掌握焊接過程，利用Windows系統(tǒng)記錄圖像數(shù)據(jù)，便于后臺工作人員查找數(shù)據(jù)、掌握機器人位置。另一方面，運用虛擬現(xiàn)實和多傳感器信息融合技術(shù)，將計算機數(shù)據(jù)融合成模擬現(xiàn)實環(huán)境，讓焊接機器人應(yīng)對突發(fā)狀況，提高焊接產(chǎn)品質(zhì)量和效率。

此外，開發(fā)焊錫機器人的網(wǎng)絡(luò)通信功能至關(guān)重要。這將使機器人具備全面網(wǎng)絡(luò)控制功能，后臺工作人員可遠程操控機器人，依據(jù)現(xiàn)場數(shù)據(jù)調(diào)整機器人信息，使機器人能準確掌握焊接電弧沖擊力和熔池情況，及時調(diào)整參數(shù)，保障焊件質(zhì)量。

6.結(jié)語

綜上所述，當前焊錫機器人應(yīng)用廣泛，技術(shù)種類繁多，能滿足眾多行業(yè)需求，智能焊錫機器人的出現(xiàn)也為企業(yè)焊件生產(chǎn)提供了更多選擇。然而，實際應(yīng)用中存在的問題限制了其進一步發(fā)展。通過運用先進的虛擬現(xiàn)實和多傳感器信息融合技術(shù)，并開發(fā)網(wǎng)絡(luò)通信功能，可提高焊錫機器人的焊接質(zhì)量，保障焊件產(chǎn)品質(zhì)量，提升企業(yè)經(jīng)濟效益，促進企業(yè)長遠發(fā)展與升級轉(zhuǎn)型。

本文由大研智造撰寫，專注于提供智能制造精密焊接領(lǐng)域的最新技術(shù)資訊和深度分析。大研智造是集研發(fā)生產(chǎn)銷售服務(wù)為一體的激光焊錫機技術(shù)廠家，擁有20年+的行業(yè)經(jīng)驗。想要了解更多關(guān)于激光焊錫機在智能制造精密焊接領(lǐng)域中的應(yīng)用，或是有特定的技術(shù)需求，請通過大研智造官網(wǎng)與我們聯(lián)系。歡迎來我司參觀、試機、免費打樣。

審核編輯 黃宇