數(shù)控路徑仿真技術(shù)

王萌

摘要在不銹鋼車體制造過程中，點(diǎn)焊技術(shù)作為重要的焊接過程，自動(dòng)點(diǎn)焊設(shè)備在不銹鋼車體制造過程中得到了廣泛應(yīng)用。自動(dòng)點(diǎn)焊設(shè)備使用前需進(jìn)行編程工作，其中離線編程技術(shù)擁有成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，成為自動(dòng)設(shè)備編程工作的首選技術(shù)。但是使用離線編程技術(shù)編制的程序不能完全模擬實(shí)際工況，如不經(jīng)過虛擬驗(yàn)證，則會(huì)損壞設(shè)備和工件。本文介紹了一種路徑仿真技術(shù)，在計(jì)算機(jī)繪圖中虛擬設(shè)備的運(yùn)動(dòng)軌跡，檢驗(yàn)設(shè)備焊接電極與工裝、工件的碰撞與干涉。同時(shí)計(jì)算運(yùn)動(dòng)路徑的總長(zhǎng)度，輔助優(yōu)化路徑，減少設(shè)備焊接電極的運(yùn)動(dòng)提高設(shè)備效率。

關(guān)鍵詞不銹鋼車體制造；離線編程；數(shù)控路徑仿真技術(shù)

在不銹鋼車體制造過程中，焊接過程需要點(diǎn)焊技術(shù)作為支撐，也十分重要。焊接機(jī)器人主要用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，其廣泛應(yīng)用于不銹鋼車體及其零部件的制造，其中應(yīng)用最多的以弧焊、點(diǎn)焊為主。近年來，車體制造的批量化、高效率和對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求，使機(jī)器人生產(chǎn)方式在不銹鋼車體焊接中獲得了大量應(yīng)用。不銹鋼車體的主要工序是點(diǎn)焊和弧焊，據(jù)統(tǒng)計(jì)點(diǎn)焊占95%。隨著焊接機(jī)器人的大量應(yīng)用，如何提高其工作效率和使其發(fā)揮更大的作用成為關(guān)鍵問題，而機(jī)器人的靈活性和智能性很大程度上取決于機(jī)器人的編程能力。

設(shè)備焊接程序編制完成后，由于程序的數(shù)據(jù)量非常龐大，程序中的每一步操作是否能夠滿足生產(chǎn)需要，程序中的各個(gè)參數(shù)是否正確，是一個(gè)關(guān)鍵問題。如果將設(shè)備焊接程序直接應(yīng)用于實(shí)際工況中，一旦程序中的某一個(gè)參數(shù)出現(xiàn)錯(cuò)誤，則會(huì)導(dǎo)致設(shè)備與工件、工裝發(fā)生碰撞，導(dǎo)致設(shè)備、工裝或工件的損壞，給公司帶來損失。如果出現(xiàn)人員傷害，則損失更加巨大。因此程序路徑仿真，檢驗(yàn)碰撞與干涉則是機(jī)器人編程工作不可或缺的組成部分。

1離線編程技術(shù)與數(shù)控路徑仿真技術(shù)的概念

機(jī)器人離線編程系統(tǒng)是利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的幾何模型，再利用一些規(guī)劃算法，通過對(duì)圖形的控制和操作，在離線的情況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃。通過路徑仿真技術(shù)進(jìn)行三維圖形仿真，以檢驗(yàn)編程的正確性，最后將生成的代碼傳到機(jī)器人控制柜，以控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，完成給定任務(wù)。

機(jī)器人它需要建立正確的物理墨香，并且對(duì)編輯結(jié)果進(jìn)行處理，一般分為以下幾個(gè)步驟：1）CAD建模，包括零件建模、設(shè)備建模、幾何模型圖形處理；2）圖形仿真，主要程序順序選定；3）編程及路徑點(diǎn)的設(shè)定；4）路徑仿真，檢驗(yàn)碰撞與干涉。

下文以不銹鋼車體制造過程，側(cè)墻模塊離線編程過程作為基礎(chǔ)，使用的設(shè)備側(cè)墻預(yù)組點(diǎn)焊機(jī)。本文重點(diǎn)討論程序路徑仿真過程。離線編程過程在本文中不做介紹。

2數(shù)控路徑仿真技術(shù)在虛擬檢驗(yàn)中的過程

數(shù)控路徑仿真技術(shù)在焊接編程過程具有重要的意義，也是不可缺少的組成部分。數(shù)控路徑仿真利用計(jì)算機(jī)模擬實(shí)際的設(shè)備的焊接過程，是驗(yàn)證數(shù)控運(yùn)行程序的可靠性的有力工具，能減少或避免設(shè)備的試運(yùn)行，降低風(fēng)險(xiǎn)，提高效率。

2.1導(dǎo)入離線編制好的程序

將編制完成的程序?qū)氲紼XCEL中。第一列為焊點(diǎn)的序號(hào)，第二列為焊點(diǎn)的x軸坐標(biāo)，第三列為焊點(diǎn)的Y軸坐標(biāo)，第四列為焊接參數(shù)代號(hào)，第五列為設(shè)備電極的開口形式，第六列為焊點(diǎn)的z軸坐標(biāo)，第七列為電極的擺角度數(shù)。將程序按照規(guī)定的文件名稱，放到計(jì)算機(jī)中指定的位置，等待“仿真程序”調(diào)用。

2.2調(diào)用仿真程序

打開AUTOCAD。本文中使用的AUTOCAD版本是2007版。經(jīng)過測(cè)試，本文提供的仿真程序可適用2004，2006等版本的AUTOCAD軟件。選擇菜單中的工具宏加載工程，選擇編制好的“仿真程序”。

2.3運(yùn)行仿真程序

加載“仿真程序”后，運(yùn)行剛加載的程序。路徑仿真運(yùn)行后，程序在AUTOCAD中繪制出電極的運(yùn)行軌跡和焊點(diǎn)序號(hào)。

2.4檢驗(yàn)路徑

將部件的三維模型以原點(diǎn)位置作為基準(zhǔn)，復(fù)制到AUTOCAD。通過三維動(dòng)態(tài)觀察器進(jìn)行路徑與工件干涉的檢驗(yàn)。同時(shí)在路徑不通過的區(qū)域，設(shè)置工裝的壓緊位置，保證實(shí)際生產(chǎn)過程中電極的運(yùn)行不會(huì)與工件或工裝發(fā)生干涉，或偏離預(yù)定的位置。

3實(shí)施效果

路徑仿真程序以AUTOCAD軟件為平臺(tái)，基于焊接設(shè)備電極運(yùn)行程序和部件的三維模型，實(shí)現(xiàn)焊接設(shè)備電極的路徑仿真功能。路徑仿真技術(shù)提供了方便的觀察手段，便于用戶的操作，可提前發(fā)現(xiàn)電極運(yùn)行軌跡中存在的問題，給焊接設(shè)備離線編程人員帶來方便。本方法已經(jīng)在車體制造過程中使用，成功的檢查出多處設(shè)備控制程序中的錯(cuò)誤。實(shí)踐證明該方法功能穩(wěn)定，取得了較好的效果。