基于焊件三维装配体的机器人焊接离线编程

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1、基于焊件三维装配体的机器人焊接离线编程摘要：机器人离线编程焊接成为焊接自动化技术现代化的主要标志。基f'robotstudio焊接机器人工作站，通过导入s0lidworks软件创建的焊件三维装配体．可实现三维装配体复杂空间曲线焊缝程序的自动创建，并对程序进行解析、测试和模拟。该离线编程系统以及生成的焊缝程序可加载至车闭的生产机器人真实控制器内。提高焊接质量和降低生产成本。关键词：焊接；机器人；离线编程；robotstudio中图分类号：tg444．73文献标识码：b焊接机器人在现代生产中已得到广泛应用．而我国目前应用的焊接机器人主要

2、依靠在线示教的工作方式。进行在线示教编程时必须停止生产作业．而且在没有视觉传感器跟踪的情况下．机器人运动轨迹的精度主要依赖于操的耐心、细致程度及其目测精度。随着焊接机器人在中小批量生产企业中应用的不断扩大，以及焊接作业的复杂程度不断增加，传统的示教编程方式已经很难适应现代焊接生产发展的要求。解决问题的有效途径之一，就是采用离线编程技术，把操从在线示教编程中解放出来．并充分发挥焊接机器人的使用效率，进一步提高生产过程的自动化，降低生产成本，提高焊接精度。在锅炉、化工容器、自行车车架、大型储油罐等生产制造中，以多个支管和主管形成的接头焊

3、缝均为复杂的空间曲线——马鞍形焊缝。而马鞍形焊缝采用人工焊接劳动强度大、生产效率和焊接质量低．因此采用高自动化和柔性化的弧焊机器人进行焊接非常必要。采用在线示教机器人进行焊接，即使熟练的示教人员要示教好一条马鞍形焊缝也往往也需花费半个工作et。而锅炉、化工容器等焊接件的主管和支管直径种类繁多，需要示教的马鞍形焊缝多达上百个，生产效率明显降低。因此，在这些复杂马鞍形焊缝零部件的焊接中，更加迫切需要采用离线编程技术，提高企业生产的自动化和柔性化]。笔者通过利用solidworks进行三维建模，结合abbrobotstudiov5．07的

4、离线编程和机器人仿真功能。探讨对这种复杂马鞍形焊缝零部件的机器人焊接离线编程技术，并对程序进行测试、解析和模拟。1创建焊接路径程序流程离线编程流程方框图如图1所示。收稿日期：2007—04—02：修回日期：2007—07—25创建机器人系统h创建目标和路径添加控制h检查目标方位检查伸展极度h将程序与虚拟控制器同步h测试程序圈1离线编程流程方框图2创建焊接路径和路径程序分析abbrobotstudiov5．07是abb公司最新发行的机器人模拟与离线编程工业工具。它以abbvirtualcontroller为基础，与机器人在实际生产中运

5、行的软件完全一致。因此，借助abb模拟与离线编程软件robotstudio，可在家或办公室完成机器人编程，再将程序加载至车间的真实irc5控制器内，从而提高整体生产效率和焊接质量。2．1创建焊接路径依据图1的离线编程流程方框图．打开已创建的6关节机器人焊接工作站，如图2所示。0≮淤00—一———～⋯一——耋糍0《图2机器人焊接工作站从图2中可见，焊接工件的焊缝为管与管形成的复杂马鞍形空间曲线，该空间曲线是化工容器、大型储油罐、锅炉等机械构件的典型焊接作业路径。由于robotstudio软件的三维造型功能弱，因此在soli

6、dworks软件中创建焊件的三维装配体cad图形，再利用robotstudio的cad图形转换功能转换成44·焊接设备与材料·焊接技术第36卷第5期2007年1o月robotstudio的后缀名为．sat的格式文件。将被焊工件装配几何体导入已创建的robotstudio焊接机器人工作站中，以便为robotstudio在创建焊接作业路径曲线时提供基于精确cad的管与管马鞍形三维空间曲线。图3为robotstudio选择基于焊件cad模型物体间边界的管与管三维马鞍形焊接作业路径。图3中左边黄色警告符号和圈表示该robotstudio机器

7、人不具备有效轴配置的目标点，因此机器人不能到达三维马鞍形焊缝。右键单击路径并选择自动配置．机器人依次到达路径内的每个目标并添加控制以便设置配置。随后通过检查目标方位，调整焊枪tcp的姿态，以便机器人的焊枪tcp点到达整个空间焊缝12全文查看和电弧产生的热量沿焊缝均匀分布．保证焊缝的力学性能。最后检查工作站的伸展极度，使机器人能够到达所创建的整个焊接路径，图3中的黄色警告符号消除变成④和园，完成机器人可达的焊接路径，见图4的左边。》欺任莽j墓itj喇i醒工翼数据毋工忭对象与匿标·麓~,abjo麓。0④ttj0ts·tj0t‘·t④hr

8、nto◇y~~．t50傍t善tt国t々tj0《·t瑚t《tt；圆tt—too§t《¨i10静t《“一l2口．路径掏悬图3无轴配置的无效目标点和路径拳tjt#tt髓_一lt‘

9、ll。”lt⋯t8。图4轴配置的可达目标点和路径