机械设计基础课程设计说明书--弧焊作业工业机器人离线编程与虚拟仿真

机 械 专 业 综 合 课 程 设 计 说 明 书弧焊作业工业机器人离线编程与虚拟仿真学 院（系）： 机电工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化目 录1 弧焊作业机器人工作站构成12 机器人I/O通信设置23 弧焊常用数据33.1 WeIdData:焊接参数33.2 SeamData:起弧收弧参数33.3 WeaveData:摆弧参数34 常用弧焊指令的应用44.1线性焊接开始指令“ArcLStart"44.2线性焊接指令“ArcL'"44.3线性焊接结束指令“ArcLEnd"54.4 圆弧焊接开始指令“ArcCStart"54.5 圆弧焊接指令“ArcC"64.6 圆弧焊接结束指令“ArcCEnd"65 弧焊清枪机构的应用76 弧焊示教任务实施86.1解压并初始化86.2 I/O配置106.3 程序模板导入136.4坐标系标定216.5示教目标点231 弧焊作业机器人工作站构成本作站模拟汽车弧焊，演示的是一条焊缝的焊接过程。本工作站中已经预设动画效果，需要在此工作站中依次完成I/O口配置、焊接参数设置、程序数据创建、目标点示教，程序编写及调试，最终完成整个过程。弧焊机器人工作台布局如图1.1所示图1.1 弧焊机器人工作 随着汽车、军工及重工等行业的飞速发展，这些行业中的.维饭金零部件的焊接加工呈现小批量化、多样化的趋势。工业机器人和焊接电源所组成的机器人自动化焊接系统，能够自由、灵活地实现各种复杂三维曲线加工轨迹，并且能够把员工从恶劣的工作环境中解放出来以从事更高附加值的工作。与码垛、搬运等应用所不同的是，弧焊是基于连续工艺状态下的工业机器人应用，这对工业机器人提出了更高的要求。ABB利用自身强大的研发实力开发了一系列的焊接技术，来满足市场的需求。所开发的ArcWare弧焊包可匹配当今市场大多数知名品牌的焊机，TrochServies清枪系统和PathRecovery(路径恢复)让机器人的工作更加智能化和自动化，SmartTac探测系统则更好地解决了产品定位精确不足的问题。2 机器人I/O通信设置机器人需要与焊接设备进行通信(信号名称和信号地址划自定义)，常用信号见表2.1表2.1设置完相关信号后，需要将这些信号与焊接参数进行关联，见表2.2表2.23 弧焊常用数据 在弧焊的连续工艺过程由，需要根据材质或焊缝的特性来调整焊接电压或电流的大小，或焊枪是否需要摆动、摆动的形式和幅度大小等参数。在弧焊机器人系统中，用程序数据采控制这些变化的因素。需要设定的三个参数如下。3.1 WeIdData:焊接参数 焊接参数(WeIdData)用夹控制焊接过程中机器人的焊接速度，以及焊机输出的电压和电流的大小。需要设定的参数见表3.1表3.13.2 SeamData:起弧收弧参数 起弧收弧参数(SeamData)用采控制焊接开始前和结束后的吹保护气的时间同长度，以保证焊接刚的稳定性和焊缝完整性。需要设定的参数见表3.2 表3.2 3.3 WeaveData:摆弧参数摆弧参数(WeaveData)用夹控制机器人焊接过程中焊枪的摆动。通常在焊缝的宽度超过焊丝直径较多时通过焊枪的摆动夹填充焊缝。该参数属于可选项，如果焊缝宽度较小，机器人线性焊接可以满足的情况下不选用该参数。需要设定的参数见表1.6表3.34 常用弧焊指令的应用任何焊接程序都必须以ArcLStart或者ArcCStar开始，通常运用ArcLStart作为起始语句;任何焊接过程都必须以ArcLEnd或者ArcCEnd结束，焊接中间点用Arc LArcC语句焊接过程中，不同的语句可以使用不同的焊接参数(SeamData和WeldData )。4.1线性焊接开始指令“ArcLStart"ArcLStat用于直线焊缝的焊接开始，工具中心点线性移动到指定目标位置，整个焊接过程通过参数监控和控制。程序如下ArcLStart p1，、100, scam l.weld5.fine，gunl;如图4.1所示，机器人线性运行到p1点起弧，焊接开始图4.14.2线性焊接指令“ArcL'" ArcL用直线焊缝的焊接，工具中心点线，性移动到指定目标位置，焊接过程通过参数控制。程序如下ArcL*，v100, seatml, weld5Weave:=Weavel/z10, gun l；如图4.2所示，机器人线性焊接的部分应使用ArcL指令。图4.24.3线性焊接结束指令“ArcLEnd" ArcLEnd用于直线焊缝的焊接结束，工具中心点线，性移动到指定目标位置，整个焊接过程通过参数监控和控制。程序如下ArcLEnd p2,、v100, seaml, weld5. Fine. gunl如图4.3所示，机器人在p2点使用ArcLEnd指令结束焊接。图4.34.4 圆弧焊接开始指令“ArcCStart"ArcCStart用于圆弧焊缝的焊接开始，工具中心点圆周运动到指定日标位置，整个焊接过程通过参数监控和控制。程序如下 ArcCStart p1，p2.、v100. seaml，weld5. fine, gunl 执行以上指令，机器人圆弧运动至p2点，在p2点开始焊接。4.5 圆弧焊接指令“ArcC" ArcC用干圆弧焊缝的焊接，工具中心点线性移动到指定目标位置，焊接过程通过参数控制。程序如下ArcC'*.*.v100. seam 1 .weld IWeave:=Weavel.z10.gunl; 如图4.5所示，机器人圆弧焊接的部分应使用ArcC指令。图4.54.6 圆弧焊接结束指令“ArcCEnd" ArcCEnd用于圆弧焊缝的焊接结束，工具中心点圆周运动到指定口标位置，整个焊接过程通过参数监控和控制。程序如下ArcEnd p2, p3,v100.seam1.welds, fine, gun 1如图4.6所示，机器人在p3点使用ArcEnd指令结束焊接。图4.65 弧焊清枪机构的应用在焊接过程中可以利用喷雾装置清理焊渣.使用剪丝装置去掉焊丝的球头，以保证焊接过的顺利进行，减少人为的干预，让整个自动化焊接工站流畅运转。使用最简单的控制原理，用输出信号控制对应动作的启动停止。清枪机构如图5.1所示。图5.16 弧焊示教任务实施6.1解压并初始化 双击压缩包文件“SituationalTeaching_ArcWeld.rspag。如图所示，根据解压向导解压该工作站。图6.1.1完成解压后，进行仿真运行图6.1.2程序首次执行时，会立即执行清枪任务，随后机器人停止运动，等待焊接启动信号。操作者可通过人为仿真启动信号，在“I/O仿真器”的工作站信号中找到该信号“di01ArcEst”，如图6.1.2所示图6.1.2在机器人开始执行弧焊任务时，工作站中简单模拟两个圆弧焊缝的焊接。焊缝效果占用较大的系统内存，为保证系统运行流畅，在设置弧焊动画效果时只将其设为仿真状态下临时显示。当仿真停止后，会白动清除。若在仿真过程中出现长顿，属十常现象。在初始化机器人的操作中，先将机器人恢复为出厂设置，然后存此工作站基础上依次完成1/O配置、程序导入、坐标系标定、目标点示教等操作，最终将机器人工作站复原至之前可正常运行的状态。存初始化之前，最好做好机器人备份，以备后面使用。备份完成，存“控制器”菜单中执行“I一启动”，完成机器人的初始化。6.2 I/O配置 在“控制器”菜单由打开虚拟“示教器”，将界面语言改为中文，然后依次羊击“ABB菜单”一“控制面板一“配置”，进入“I/O主题”，配置I/O信号。此工作站配置了1个DSQC651通信板卡(数字量8进8出，2个模拟量输出)则需要在Unit中设置此I /O单元的相关参数，配置见表6.1表6.2.1此工作站I/O配置如下:数字输出信号Do32_WeldOn,用于起弧控制;数宁输出信号Do33_GasOn ,用于送气控制;数字输出信号Do34_FeedOn ,用于点动送丝控制；数字输出信号Do35_TorchCut,用于剪丝控制;数字输出信号Do36_TorchOil ,用丁喷雾控制，数字输入信号Di00_ArcEst，起弧信号，焊接电源通知机器人起弧成功数亨输入信号Di01_Start,弧焊启动信号;模拟输七信号A()WeldingVoltage,用于控制焊接电源。I/O信号参数见表6.2.2表6.2.2模拟输出信号AoWeIdingC'urrent用于控制焊接电流或送丝速度，其参数配置见表6.2.3,该表的参数只是示例值，具体参数值要结合焊机及工艺需求进行设定表6.2.3模拟输出信号AOWeIdingVoltage用于控制焊接源，其信配置见表6.2.4，该表中只是示例值，具体参数值需要结合焊机及工艺需求进行设定表6.2.46.3 程序模板导入I/O配置完成后，将程序模板导入该机器人系统中，在示教器的程序编辑器中可进行程序模块的加载，依次单击“ABB菜单”-“程序编辑器”，如图6.3.1所示图6.3.1图6.3.2图6.3.3 加载完成后，选中该模块，单击“显示例行程序”，查看对应的程序。程序注释如下： MODULE MainModule PERS tooldate AW_Gun:=-36.957453681,0,288.5552455,0.955613217,0,0.294624131,0,1,0,0,1,1,0,0,0,0,0,0;！定义工具数据AW_Gun PERS seamdata seam1:=0.02,0.05,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.1,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0.05;！定义起弧收弧参数 PERS weldata weld1:=40,10,0,0,12,0,0,30,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;！定义焊接参数 PERS robtargetp Home:=447.386721 189,-231 .716916197,9013.168192254,0.008257853,0.000000206，-0.999965903,0.000000205,-1,0,-1,0,9E9,9E9.9E9,9E9,9E9,9E9;！定义机器人工作原位pHome PERS robtargetppCutWire:=-95.87913021,-1272.2990194017,899.951 506953,0.0015606331,-0.734469637,-0.676569636,-0.006065171,-2,-1,0,0,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9:！定义剪丝位置PERS rob