基于UG加工信息的工业机器人离线编程.pdf

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1、2013年2月机械设计与制造工程Feb．2Ol3第42卷第2期MachineDesignandManufacturingEngineeringVo1．42No．2DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2013．02．011基于UG加工信息的工业机器人离线编程赵燕伟，钟允晖，陈建，余智胜(特种装备制造与先进加工技术教育部／浙江省重点实验室(浙江工业大学)，浙江杭州310014)摘要：针对复杂运动轨迹难以通过机器人示教精确获取的问题，提出了基于UG加工信息提取工业机器人离线编程运动轨迹的规划方法：利用CAD／CAM技术，通过模拟加工轨迹生成数控

2、NC代码，并对加工代码进行处理，提取加工轨迹的坐标点等相关信息进行重组，从而转换为机器人可识别的数据格式，实现机器人运动轨迹的数字化设计。最后以Staubli工业机器人为例进行离线编程，并在其虚拟控制平台上进行了实验，实现了机器人运动轨迹数字化设计，提高了机器人运动控制编程效率。关键词：NC代码；离线编程；轨迹；机器人中图分类号：TH311．1文献标识码：A文章编号：2095—509X(2013)02—0040—05随着工业机器人的迅速发展，在反复循环的作算机技术的逐步完善，强大的图形处理能力和计算业中运用机器人代替人工的技术已经日趋成熟，尤能力为数控编程的高

3、效化、智能化提供了良好的发其近两年ABB、Fanuc、Motoman、Staubli等各大机展平台。目前，CAD／CAM图形交互式自动编程已器人公司纷纷展现出自己在自动化组装技术领域得到较广泛的应用j，它利用CAD绘制的零件中独特的一面⋯。在加工应用中，因机器人自由加工图样，经软件内部刀具轨迹计算和后置处理，度高，可以代替数控机床加工复杂曲面。目前其轨从而自动生成数控机床零部件加工代码程序。图迹规划基本还是依靠手工示教J，达不到较高的l所示为自动编程到机器人读取加工代码的原理精度，同时对于复杂曲面，示教过程也很繁琐，有的图。甚至难以实现。待由I=】信编成随着C

4、AD／CAM技术的发展，G代码早在201．l内息辑处机零艺部后代提理器世纪70年代就实现了标准化J。在CAD／CAM系件J＼参J＼数J＼谶码取J＼数人I矧数-V学1处生]轨—据统中，通过模拟加工过程可生成数控机床自动运行形设处理成迹信加I建置理文信息工的加工代码，这些代码包含了加工过程中点、线、面件息代模码及其之间关系等信息。本文以CAD／CAM技术为图1自动编程到机器人读取加工代码基础，通过对加工图形进行模拟加工，将生成的NC加工代码导出，并进一步重组数据转换为机器人运鞋楦底面的喷涂轨迹为沿鞋底一周的曲线，如动控制系统可识别的数据格式，结合Staubli机器

5、图2所示，外环阴影部分为一定宽度的鞋底涂胶轨人运动控制系统的开放性特点，对其进行二次开迹。生成机器人自动加工轨迹的步骤：(1)在UG发，实现离线编程。环境中通过对鞋底的建模，设置加工环境；(2)设置JJIlI轨迹参数，如图3所示；(3)根据UG模拟加l加工轨迹信息的生成1⋯『I动加工代码(NC代码)，生成加工轨迹代自动编程亦为计算机辅助编程，即通过相关软码的文件，如图4所示；(4)使用VC2008编写的程件设计零件图纸并设定加工工艺，从而生成数控系序，提取相应的坐标值、轨迹插补模式、速度控制等统能够读取和执行的代码(NC代码)。随着计信息。收稿日期：2012—

6、08—08基金项目：浙江省重点科技创新团队资助项目(2010R50002—11)作者简介：赵燕伟(1959一)，女，河南郑州人，浙江工业大学教授，主要研究方向为数字化产品设计理论与方法、数字制造／数字装备建模与仿真的基础理论和关键技术、开放式数控技术开发与装备智能化、网络环境下的数字制造技术等。·40·2013年第42卷机械设计与制造工程弧的弦线中点P与圆心的各种分布状况图。记P。=(X。，Y．)为圆弧的起始点，P=(X2，y2)为圆弧的终点，P=(，r3)为圆弧起点P和终点P：连线的中点，P。=(，ro)为圆弧所对应的圆心坐标。根据NC代码里的信息可知：，为

7、圆心Po偏离始点P。在轴方向上的偏移量，．，为圆心P。偏离始点P．在】，轴方向上的偏移量，因而根据，，-，的参数，可以确定该段插补圆弧的圆心位置P。以及圆弧半径r。通过几何模型的计算，从而找到机器人插补圆弧所需要的第3个参考点P，设坐标P在3系统编程与仿真XOY平面内的坐标为P=(X4，)，根据圆心与由于工业机器人执行的程序语句和数控机床起始点的偏移量可知该圆弧段半径r(式(1))。执行的程序语句不同，因而根据Staubli工业机器人的参数要求，从NC代码中提取相关数据信息，其主要工序为：建模一模拟加工一导出NC文件一数据提取一数据传输一机器人加工。根据图4的

8、代码信息可知，通过指令G01，(a)G