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依靠在线示教的工作方

2、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作者的耐心、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，把操作者从在线示教 　　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缝均为复杂的

3、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ABB 　　RobotStudiov5．07的离线编程和机

4、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：XX—04—02：修回日期：XX—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行的软件完全一致。因此，借助

5、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SolidWorks软件中创建焊件的三维装配体CAD 　

6、　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XX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

7、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