离线编程系统优化执行级焊接机器人工作

执行级焊接机器人离线编程系统是指在个人台式计算机上，运用离线编程系统的各类工具对机器人系统进行建模、示教和程序编辑。

1.总体结构

离线编程系统的总体结构如图2-16所示。

2.建模模块

离线编程系统中的建模模块要完成部件建模、设备建模、工作单元设计和布置三方面的任务。

工作单元由机器人设备和变位机设备以及环境物组成，而设备又由不同数目的部件组成，部件和部件之间由各种关节连接或直接连接。

3.建立的工作单元实例

根据部件之间的相互关系建立系统模型，例如，摩托车车架机器人焊接系统模型如图2-17所示。

图2-16 离线编程系统总体结构图

图2-17 摩托车车架机器人焊接系统模型

在上例中，将单元部件装配成机器人系统的流程图，如图2-18所示。

4.离线编程的模块功能

（1）路径模块 首先，引入标签点（Tag Point）的概念。在离线编程系统中，标签点是一个以笛卡儿坐标系（直角坐标系和斜角坐标系的统称）图形为基础的对象，其图形表征了机器人运动中的工具坐标系的位姿，其内部还可记录该点的焊接工艺参数。标签点图形是由三个互相垂直的一定长度直线、标签点名称以及X、Y、Z字符组成，不随用户观察视点变化，便于用户观察与利用。

路径（Path）是一系列标签点的集合。路径分为普通路径（空走点）和焊接路径（焊接点），普通路径只记录机器人运动过程，而在焊接路径中，标签点还要记录其性质，如起弧点、收弧点以及焊接参数。一条路径必须用于描述某个部件的焊缝位置。标签点路径如图2-19所示。

路径功能是离线编程的一大特点，机器人工具（例如CO₂/MAG焊枪）的运动过程能通过离线示教可视化的运动轨迹记录下来，以便于编程人员编辑，也可保存相应位置点的工艺参数。编程人员可以利用系统的命令对单个标签点或整条路径进行修改，从而改变机器人工具的运动过程或焊接参数，比现场示教编程方便得多。由于路径属于部件上的焊缝，当工件重新定位或变位机位置变化时，采用路径模块的平移功能，路径将与部件一起移动，工作程序将随路径改变被一起保留下来，避免了重新示教操作。因此，路径功能使离线编程的效率比现场示教编程的效率高得多。

（2）编程模块 为了用程序语言描述机器人工作单元的工作过程，定义机器人执行级离线编程语言移动命令。通过设定机器人移动的插补方式（运动方式）、运动速度等参数，即可对系统图形进行实时示教（编程）操作。编程模块示教界面如图2-20所示。

利用机器人移动命令编写程序，便可实现机器人工作单元的离线编程。编程前，首先需要了解机器人的基本的指令，例如，常用焊接指令如下：

ARC-SET：引弧标志及焊接参数设定。

图2-18 单元部件装配成机器人系统的流程图

图2-19 标签点路径图(www.xing528.com)

图2-20 编程模块示教界面

CRATER：收弧标志。

END：程序结束标志。

机器人运动指令（通过插补算法实现），用于描述机器人的运动方式，见表2-4。

表2-4 运动指令及插补类型

例如，焊接一段圆弧的程序语句及内容解释如下（括号内的文字为程序解释）：

（3）程序转换模块 通过DTPS离线编程软件的“Installation”项目菜单下编制的程序只能在离线编程系统内进行仿真，不能直接下载到机器人。由于机器人接受的程序格式要求，因此，需要将“Installation”项目菜单下的文件通过“PCFolder”模块转换为机器人可接受的“prg（GⅡ）或rpg（GⅢ）”格式程序（后面一章有详细讲述）。编程转换模块如图2-21所示。

图2-21 编程转换模块

（4）程序转换模块的格式 列举自定义的六自由度机器人加三轴变位机程序的基本格式如下：

2/P/3.274 8.857-9.1411.89430.230-3.789/0.0000.0000.000/10.000/0.000

对应以上基本格式的内容解释见表2-5。

表2-5 六自由度机器人加三轴变位机程序的基本格式内容

（5）程序转换结构 程序转换结构如图2-22所示。

图2-22 程序转换结构示意

（6）程序转换器的界面 程序转换器界面如图2-23所示。