弧焊機(jī)器人離線編程研究

姜振平，劉占起，張文明（沈陽大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，沈陽 110044）

弧焊機(jī)器人離線編程研究

姜振平，劉占起，張文明
（沈陽大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，沈陽 110044）

本文主要使用SolidWorks軟件建三維馬鞍形模型，然后將馬鞍形模型導(dǎo)入到機(jī)器人離線編程系統(tǒng)中，拾取馬鞍形軌跡并保存生成機(jī)器人識(shí)別的語言，最終使用新松機(jī)器人離線編程系統(tǒng)進(jìn)行仿真，其仿真結(jié)果符合實(shí)際要求。

SolidWorks建模；機(jī)器人；馬鞍形；離線編程；運(yùn)動(dòng)仿真

0　引言

隨著工業(yè)化的發(fā)展，自動(dòng)化和智能化控制成為了發(fā)展趨勢(shì)。目前，國(guó)內(nèi)工廠使用的機(jī)器人大多是示教編程，很少使用離線編程，所以，限制了工業(yè)自動(dòng)化水平。因?yàn)轳R鞍形曲線復(fù)雜，焊接時(shí)容易出現(xiàn)缺陷而且對(duì)焊工的要求也比較高，沒有達(dá)到自動(dòng)化水平。為了解決這一難題，本文使用了SolidWorks軟件進(jìn)行建模，建立馬鞍形的三維模型，使用機(jī)器人離線的方式進(jìn)行編程，最終對(duì)于復(fù)雜的馬鞍形焊縫的焊接達(dá)到自動(dòng)化要求。

1　馬鞍形模型的建立

試驗(yàn)參數(shù)選用，使用管的材質(zhì)為低碳鋼，其主管管直徑為220mm，長(zhǎng)度為380mm，厚度為5mm。支管直徑為120mm，長(zhǎng)度為190mm。選擇好參數(shù)后，打開Solidworks軟件［1］，其畫圖步驟為：

（1）新建文件，點(diǎn)擊新建草圖圖標(biāo)，以XY坐標(biāo)為基準(zhǔn)面；

（2）點(diǎn)擊畫圓圖標(biāo)命令，畫出直徑為220mm圓，再次點(diǎn)擊圓命令再畫一個(gè)直徑為219.8mm的圓。然后點(diǎn)擊特征命令，從特征命令中選擇拉伸命令，設(shè)置拉伸長(zhǎng)度為380mm，點(diǎn)擊確定；

（3）在建一個(gè)草圖，以XY為基礎(chǔ)面后確定；

（4）點(diǎn)擊圓命令，捕捉主管中點(diǎn)并畫出直徑為120mm的圓，再次點(diǎn)擊圓命令畫一個(gè)直徑為119.8mm的圓。然后點(diǎn)擊特征命令，從特征命令中選擇拉伸命令，設(shè)置拉伸長(zhǎng)度為300mm。

（5）保持為*.STL格式的文件。

2　機(jī)器人坐標(biāo)系的設(shè)定

2.1工具坐標(biāo)系的設(shè)定

（1）將待標(biāo)定工件放到工作臺(tái)上用夾具夾好，打開機(jī)器人電源，使用示教盒對(duì)標(biāo)定點(diǎn)進(jìn)行五點(diǎn)標(biāo)定法；

（2）使用示教盒調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)［2］，使機(jī)器人到達(dá)標(biāo)定點(diǎn)并設(shè)此點(diǎn)為第一標(biāo)定點(diǎn)，在次調(diào)整機(jī)器人姿態(tài)，要使機(jī)器人姿態(tài)和第一點(diǎn)姿態(tài)不同并設(shè)為第二點(diǎn)，依此類推，設(shè)置第三點(diǎn)，第四點(diǎn)，第五點(diǎn)結(jié)束并退出；

（3）將設(shè)置好的工具坐標(biāo)系記錄，其坐標(biāo)值如圖1所示。

圖1　工具坐標(biāo)值圖

2.2工件坐標(biāo)系的設(shè)定

（1）打開用戶坐標(biāo)系設(shè)置命令，選定工作臺(tái)的一角為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)；

（2）使用示教盒調(diào)節(jié)機(jī)器人到達(dá)原點(diǎn)并設(shè)此點(diǎn)為工件坐標(biāo)系的原點(diǎn)。在工作臺(tái)的一邊選定一點(diǎn)作為X軸，垂直X軸的為Y軸，Z軸由右手定則確定，然后退出。

（3）將設(shè)置好的工件坐標(biāo)系記錄，其坐標(biāo)值如圖2所示。

圖2　工件坐標(biāo)值圖

3　在SR_CAM_SOFTWARE（新松機(jī)器人軟件）中離線仿真

將上述馬鞍形模型進(jìn)行模擬仿真，其過程如下：

（1）打開SR_CAM_SOFTWARE軟件［3］，點(diǎn)擊打開按鈕選擇上述馬鞍形三維圖，在點(diǎn)擊加工按鈕，在加工按鈕中選擇邊界選取按鈕，識(shí)別出馬鞍形軌跡，將馬鞍形軌跡保存為*.txt文件格式；（2）新建一個(gè)機(jī)器人工作站并導(dǎo)入機(jī)器人模型，設(shè)置上述工具、工件坐標(biāo)系參數(shù)；（3）點(diǎn)擊加載核心數(shù)據(jù)，將*.txt文件加載到機(jī)器人工作空間中；（4）配置軌跡點(diǎn)，將配置后的點(diǎn)全部選中進(jìn)行仿真運(yùn)行，其運(yùn)行狀況符合實(shí)際要求。其仿真效果如圖3所示。

圖3　仿真運(yùn)行圖

（5）最后將文件保存，可用于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制應(yīng)用。

4　試驗(yàn)結(jié)論

本文通過使用SolidWorks軟件畫出馬鞍形的三維圖形，以SR_ CAM_SOFTWARE為主要的編程設(shè)計(jì)界面，經(jīng)過試驗(yàn)，其仿真結(jié)果達(dá)到要求。該過程自動(dòng)化程度高，焊接時(shí)精度也非常高并且可以提高焊接效率［4］，另外還能提高對(duì)焊接工人的工作環(huán)境和減少對(duì)焊接工人健康的傷害。最后，希望工廠能夠快速實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化。

［1］尚雪梅，康顏青.SolidWorks建模技術(shù)在工程制圖教學(xué)中的應(yīng)用［J］.裝備制造技術(shù)，2013（09）:209-210.

［2］CSC_V2.3新松工業(yè)機(jī)器人通用操作手冊(cè)［Z］.

［3］SR_CAM_SoftWare用戶操作手冊(cè)［Z］.

［4］吳德勇，劉少林，王錦夏.馬鞍形空間曲線自動(dòng)焊接設(shè)備的研制［J］.電焊機(jī)，2014，44（10）:39-43.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.18.229