借助離線編程技術(shù)，技術(shù)人員可以在軟件環(huán)境中合理分配工藝，模擬焊鉗選型和站內(nèi)布局，優(yōu)化焊接順序和干涉區(qū)設(shè)置柄延，預(yù)測生產(chǎn)節(jié)拍等。將技術(shù)難題解決在現(xiàn)場調(diào)試之前缀程，離線編程技術(shù)的應(yīng)用使整個項目的各個環(huán)節(jié)得以并行開展拦焚。

點焊機器人是機電一體化的高新技術(shù)產(chǎn)品，主要用于工業(yè)自動化生產(chǎn)領(lǐng)域颜要，特別在汽車生產(chǎn)的沖壓、焊裝哭夺、涂裝和總裝四大生產(chǎn)工藝過程中有著廣泛的應(yīng)用量奸。其中，焊裝車間的點焊應(yīng)用最具代表性卷撞。

隨著工業(yè)自動化水平的提高及生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大澄璃，焊接機器人得以快速發(fā)展，同時盐文，機器人離線編程技術(shù)得到了發(fā)展和完善圣翅。由于機器人離線編程技術(shù)具有編程不影響機器人工作，并可通過仿真試驗程序以及能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜運動軌跡的編程等諸多優(yōu)點咏摔，成為機器人研究領(lǐng)域的一大熱點握饼。

本文總結(jié)了離線編程技術(shù)在首鋼莫托曼機器人有限公司點焊項目中的應(yīng)用。在離線編程技術(shù)應(yīng)用之前昙百，各廠家點焊項目的程序編制和示教工作通常都在現(xiàn)場進行诡泌，包括工具尖端點校準、程序流程編制、干涉區(qū)設(shè)置婚陪、再現(xiàn)檢驗和測試節(jié)拍等族沃。而這些工作是一個循環(huán)往復(fù)、不斷優(yōu)化的過程泌参，尤其在多臺機器人協(xié)同作業(yè)的工作站脆淹，這樣的作業(yè)模式占用了大量調(diào)試時間。為解決這一問題沽一，首鋼莫托曼從2005年開始研究離線編程技術(shù)盖溺，以后逐步應(yīng)用到具體項目之中，通過不斷積累經(jīng)驗锯玛，完善提高咐柜，使這一技術(shù)日趨成熟。

具體應(yīng)用

從點焊項目的前期準備到具體實施攘残，離線編程技術(shù)都發(fā)揮著重要作用拙友，具體應(yīng)用如下：

1.點焊機器人選型和場地布置

離線編程技術(shù)能在資本投入之前，鑒別項目的可行性歼郭。首先離線編程技術(shù)有助于在軟件環(huán)境中確定項目方案遗契，例如依據(jù)生產(chǎn)節(jié)拍及場地空間的要求，確定一個工作站需要幾臺機器人來完成點焊工作盆扳、機器人是否需要行走機構(gòu)等膊编。總體方案確定之后俭整，可以根據(jù)焊鉗重量尸钢、工件大小確定點焊機器人選型。借助仿真軟件還可以確定機器人與工件之間的安裝位置妄由，包括確定機器人底座高度熔厌、機器人與工件之間距離。圖1中一臺點焊機器人需要兼顧三套工件像淋，在確定夾具位置時誉煎，首先利用仿真軟件自帶的可達性顯示功能，圖中淺黃色的部分即為機器人可達到的區(qū)域语雇，以此為參考初步布置工件位置痛贬。當焊鉗確定之后，再逐一驗證工件上焊點的可達性磨涵，確定工件的最終位置驻债。這樣的前期工作可靠性很高，不會出現(xiàn)由于機器人和工件位置布置不合理形葬，而造成現(xiàn)場示教時焊點無法達到的情況發(fā)生却汉。

點焊站布置

2.焊鉗選型與焊點可達性驗證

在離線編程技術(shù)出現(xiàn)之前驯妄，焊鉗的選型和焊點可達性驗證是通過對工件和夾具的數(shù)模進行分析，依靠經(jīng)驗完成的合砂，焊鉗通常使用標準件青扔。這樣的焊鉗選型和焊點可達性驗證存在一定的風險，曾經(jīng)發(fā)生過到了客戶現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)焊鉗與夾具翩伪、工件產(chǎn)生干涉的情況微猖，焊鉗需要經(jīng)過反復(fù)修改才能達到要求，導(dǎo)致延誤了交工時間缘屹，并需追加更多成本凛剥。

使用離線編程技術(shù)可以有效避免類似情況的發(fā)生。利用仿真軟件轻姿，我們可以在訂購焊鉗之前犁珠，對每一個焊點和程序過渡點進行可達性和干涉性驗證，當出現(xiàn)干涉情況時祷骂，可以非常直觀并有針對性地對焊鉗鉗口形狀雇牍、喉深和喉寬等參數(shù)提出修改意見，直至確定出適合工件上所有焊點的專用非標焊鉗藤习。

座椅點焊項目中為適應(yīng)工件特制的焊鉗乌心。該焊鉗的固定極和活動極經(jīng)過反復(fù)修改和驗證后，能夠滿足該工件所有焊點的需要第粟。

焊鉗選型

3.路徑優(yōu)化

點焊項目中匹羹，一臺機器人的焊點很少集中分布在同一區(qū)域，機器人需要通過變換幾種姿態(tài)才能完成全部焊接工作协颅。如何使機器人在盡量少的姿態(tài)變化中完成預(yù)定工作糕但，同時又能在焊接過程中避讓開與相鄰機器人的干涉，這就需要不斷優(yōu)化焊接路徑簇娩。在現(xiàn)場由于受到調(diào)試時間和調(diào)試安全性限制唠魏，很難通過一次次調(diào)整機器人打點順序來尋找最優(yōu)路徑，而在計算機中使用離線編程技術(shù)來優(yōu)化焊接路徑則變得容易很多厦浦。在計算機軟件中可以直觀地了解工作站中各臺機器人的打點位置，從而安排打點先后順序奕枝，避免兩臺機器人同時出現(xiàn)在同一區(qū)域棺榔，造成互相等待耽誤節(jié)拍。而且這些工作在機器人到達現(xiàn)場之前完成隘道，有充足的時間反復(fù)嘗試症歇，以實現(xiàn)最優(yōu)。圖3為白車身地板線焊接時的焊接順序圖谭梗，這是考慮了相鄰機器人打點位置后得出的優(yōu)化路線忘晤。有了這樣的路徑圖做指導(dǎo)宛蚓，對示教人員了解焊接順序，提高示教效率有很大的幫助设塔。

焊接路徑

4.干涉區(qū)設(shè)置

對于白車身點焊凄吏，一個工作站內(nèi)通常有4臺甚至更多臺機器人，工作時機器人之間的干涉很難避免闰蛔。如圖4所示痕钢，當機器人1和機器人2同時進行B立柱焊接時，兩臺機器人會發(fā)生干涉序六。通過路徑優(yōu)化任连，使機器人2先通過干涉區(qū)，這樣機器人1和機器人2同時工作時不會發(fā)生干涉拒吧。但是當機器人2在工作中發(fā)生故障停在干涉區(qū)中時划疟，后進入干涉區(qū)的機器人1就會與機器人2發(fā)生碰撞，發(fā)生事故描蹦。因此苦恶，通過優(yōu)化路徑可以節(jié)約生產(chǎn)節(jié)拍，而機器人之間的安全性就需要通過干涉區(qū)設(shè)置來保障幔私。尤其是當機器人比較多涎舔，焊點分布區(qū)域廣，干涉區(qū)重疊時菠山，有的干涉區(qū)不能通過路徑優(yōu)化避免哮互，而必須讓其中一臺機器人等待，在這些情況下干涉區(qū)設(shè)置成為點焊項目調(diào)試中不可或缺的環(huán)節(jié)乙错。在離線編程技術(shù)使用之前题晌，干涉區(qū)由示教人員在現(xiàn)場設(shè)置，存在干涉區(qū)設(shè)置不規(guī)范贾悬、格式不統(tǒng)一等問題儡皮。使用離線技術(shù)之后，點焊項目干涉區(qū)的設(shè)置由離線編程人員在仿真軟件中使用統(tǒng)一格式完成哪自，并經(jīng)過反復(fù)驗證丰包，既保證了機器人之間的安全，又做到路徑最佳壤巷。

機器人的干涉區(qū)

5.編寫程序

離線編程技術(shù)的一大特點就是在離線的環(huán)境下邑彪，生成機器人程序。與在線編程相比胧华，離線編程具有減少機器人停機時間寄症、使編程者遠離危險的工作環(huán)境和便于修改機器人程序等優(yōu)點。而且隨著離線編程技術(shù)的發(fā)展矩动，仿真軟件在離線時可以直接生成點焊命令和點焊的各個參數(shù)有巧，包括間隙文件序號释漆、伺服焊鉗序號、壓力條件文件序號篮迎、焊接條件序號男图、焊機啟動時序和焊接條件組輸出，節(jié)省了現(xiàn)場輸入這些參數(shù)的時間柑潦。圖5為離線程序的生成過程姆赔，圖中左上角的對話框顯示機器人的動作姿態(tài)，可以通過六個軸的脈沖值或者工具尖端點的空間坐標值來顯示梯俘。通過調(diào)整脈沖值或者坐標值豆凛，能夠使機器人達到需要的姿態(tài)，完成預(yù)定的工作霎挚。圖5中左下的對話框用INFORM語言記錄移動命令和此時的脈沖值缸舱，由此生成機器人程序。

離線程序的生成

6.預(yù)測節(jié)拍

運行離線程序時骗早，仿真軟件能夠記錄機器人的運動時間把意，如圖6所示。與實際情況比較爪撤，軟件中運動時間的誤差小于5%绿捶。在離線技術(shù)出現(xiàn)之前，往往只能通過焊點數(shù)目估算機器人的動作節(jié)拍网燃，這樣帶來誤差比較大婆精，而使用離線編程技術(shù)預(yù)測節(jié)拍，對把握整個生產(chǎn)節(jié)奏雄炕，預(yù)測產(chǎn)量很有幫助沈条。

運動時間顯示

7.在線應(yīng)用

編寫離線程序的最終目的是在線應(yīng)用，在線使用離線程序面臨的主要問題是安裝誤差對程序精度的影響∽缏現(xiàn)場安裝與圖紙一致時蜡歹，離線程序可以直接使用。如果現(xiàn)場機器人與工具的相對位置和安裝圖紙差距較大涕烧，離線程序不能直接使用月而，需要找出安裝誤差的數(shù)值，以此對點焊程序進行平移校準议纯，對平移校準后的程序進行微調(diào)后即可使用父款。

在線使用離線程序最大的優(yōu)點在于離線編程的整體規(guī)劃性。在整體上把握點焊機器人的路徑痹扇，姿態(tài)和干涉區(qū)之后铛漓，可以提高示教質(zhì)量溯香，節(jié)約現(xiàn)場示教時間鲫构，提高示教的工作效率浓恶。據(jù)首鋼莫托曼對最近幾個大型項目的統(tǒng)計，使用離線程序示教结笨，與以往現(xiàn)場示教相比沙涎，平均節(jié)約80%的示教時間。

結(jié)語

借助離線編程技術(shù)蹦虏，技術(shù)人員可以在軟件環(huán)境中合理分配工藝疼磺，模擬焊鉗選型和站內(nèi)布局，優(yōu)化焊接順序和干涉區(qū)設(shè)置刮血，預(yù)測生產(chǎn)節(jié)拍等款腥，通過離線編程技術(shù)將技術(shù)難題解決在現(xiàn)場調(diào)試之前，使整個項目的各個環(huán)節(jié)得以并行開展∷瘫蓿現(xiàn)場工程師只需將離線程序進行微調(diào)和再現(xiàn)驗證便可投入使用综翠。克服了現(xiàn)場示教編程大量占用調(diào)試時間的不足刑袒，使程序得以規(guī)范化涤墙，提高了現(xiàn)場的調(diào)試速度和針對客戶需求的響應(yīng)速度，提高了項目質(zhì)量程悼。

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