焊接機(jī)器人編程技術(shù)

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1、焊接機(jī)器人編程技術(shù) -機(jī)器人槪述 1 ?工業(yè)機(jī)器人的定義和分代槪念 歸.「國際標(biāo)準(zhǔn)化組織的定義：工業(yè)機(jī)器卷產(chǎn) 趕捱可重復(fù)編程和多功能白搬運(yùn)強(qiáng) 材料、零件、工具的機(jī)器手；或能執(zhí)行不 同任務(wù)面具有可改變和可編程的專門系統(tǒng)。 工業(yè)機(jī)器人，就其發(fā)展可分爲(wèi)三代： 第一代機(jī)器人：具有示教再現(xiàn)，對(duì) 環(huán)境的變化沒有應(yīng)變能力。 第二代機(jī)器人：在示教再現(xiàn)的機(jī)器 人上加感覺系統(tǒng)，如視覺、力覺、觸覺 等對(duì)環(huán)境有一定的適應(yīng)能力。 第三代機(jī)器人：即智能機(jī)器人，它 能理解人的命令。感知周圍的環(huán)境、識(shí) 別操作的對(duì)象，并自行規(guī)劃操作順序以 完成賦予的任務(wù)。 2?工業(yè)機(jī)器人主要名詞術(shù)語 a機(jī)器手(Mani

2、pulator)具有和人臂相似 的功能，可在空間抓放物體或進(jìn)行其它操作 的機(jī)械裝置。 b驅(qū)動(dòng)器(actuator)電能或流體能轉(zhuǎn)化 成機(jī)械能的動(dòng)力裝置。 c工作空間(Working Space)機(jī)器人在執(zhí) 行任務(wù)時(shí)，其腕軸交點(diǎn)能在空間活動(dòng)的範(fàn) d工作原點(diǎn)(Work Origin):機(jī)器人工作空間 的基準(zhǔn)點(diǎn)。 e速度(Velocity):機(jī)器人在額定條件下，勻 速運(yùn)動(dòng)過程中，工具中心點(diǎn)在單位時(shí)間內(nèi)所移 動(dòng)的距離或轉(zhuǎn)動(dòng)角度。 f額定負(fù)載(Ratedload):機(jī)器人在限定的操 作條件下，其機(jī)器接口處能承受的最大負(fù)載， 用質(zhì)量或力矩表示。 g重復(fù)位姿精度(Pose Repeatabi

3、lity):機(jī)器人在 同一條件下，用同一方法操作時(shí)，重復(fù)n次所測(cè) 得的位姿一致度 h存儲(chǔ)容量(Memory capacity):計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)裝 置中可存儲(chǔ)的位置、順序、速度等信息的容 量‘ 通常用時(shí)間或位置點(diǎn)數(shù)來表示。 I 外咅E檢測(cè)功能(External Measuring Ability):機(jī)器人所具備對(duì)外界物體狀態(tài)和環(huán)境 狀況的檢測(cè)能力。 j 內(nèi)部檢測(cè)功能(Internal Measuring Ability): 機(jī)器人對(duì)本身的位置、速度等狀態(tài)的檢測(cè)能 力。 k 自診斷功f t(Self Diagnosis Ability): 機(jī)器人判斷本身全部或部分狀態(tài)是否處於正 常的

4、能力。 二?機(jī)器人的基本構(gòu)成 Controller Manipulator 1?機(jī)器手 機(jī)械手是機(jī)器人的操作部分由它直接帶動(dòng) 末端操作器（如焊槍、點(diǎn)焊鉗）實(shí)現(xiàn)各種運(yùn)動(dòng)和 操作，又稱爲(wèi)操作機(jī)。它的結(jié)構(gòu)多樣,完全根 據(jù)任務(wù)需要而定，現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器手主要結(jié)構(gòu) 形式有三種： a. 機(jī)床式 結(jié)構(gòu)類似機(jī)床，其達(dá)到空間位置的三個(gè)運(yùn) 動(dòng)（X、Y、Z）是由直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成,其末端操作 器的姿態(tài)由旋轉(zhuǎn)過去構(gòu)成。主要用於簡(jiǎn)易和專 用焊接機(jī)器人。 b. 全面關(guān)節(jié)式 結(jié)構(gòu)類似人的腰部和手部，其位置和姿態(tài) 全部由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成。目前的焊接機(jī)器人屬這 種結(jié)構(gòu) c. 平面關(guān)節(jié)式

5、平面關(guān)節(jié)機(jī)器手的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)是上下運(yùn)動(dòng)由 直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成，其它運(yùn)動(dòng)由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)成。這 種這種結(jié)構(gòu)在垂直方向剛度大,水平方向又 十分靈活，適合以插裝爲(wèi)主的裝配作業(yè)。 機(jī)械手的結(jié)構(gòu)雖然多種多樣，但都是由 常用機(jī)構(gòu)組成。以上 爲(wèi)例,它都是由機(jī)座 、軸（四個(gè)、五個(gè)或六軸）及末端操作器組成。 每一軸都由一臺(tái)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，目前機(jī)器人 采用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器可分爲(wèi)以下幾類： a.步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器：大多用於精度較低 的經(jīng)濟(jì)型工業(yè)機(jī)器人。 b.直流電機(jī)伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器 精度高、變速範(fàn) 大、 動(dòng)態(tài)性能好，是目前 機(jī)器人的主要驅(qū)動(dòng)方式。 c.交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 具有直流伺服系統(tǒng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，而且取

6、消了 換相炭刷，不需要定期更換炭刷，大大延長(zhǎng)了機(jī) 器人的維修周期，正在推廣中。 2控制柜 控制柜是機(jī)器人的核心部件，它實(shí)施機(jī)器人 的全部控制信息處理和對(duì)機(jī)械手的運(yùn)動(dòng)控制。 Mains switch a.示教器(Teach pendant) Display Display Enabling ■ — device Enabling ~ device Joystick Joystick Emergency Emer

7、gency stop button stop button 示教器是人機(jī)信息交換界面,通過它 可以操縱機(jī)械手動(dòng)作、編程、修改機(jī)器內(nèi) 部參數(shù)。 b?操作面 (Operators panel) MOTORS ON Emergency stop Operating mode selector AUTOMATIC ◎ MANUAL REDUCED SPEED 100% MANUAL FULL SPEED $ Duh time counter c?軟驅(qū)(Disk dr

8、ive) 三 點(diǎn)焊接機(jī)器人 點(diǎn)焊機(jī)器人雖然有多種結(jié)構(gòu)形式，但大體 上都可以分爲(wèi)三大組成部分,即機(jī)器人本體, 點(diǎn)焊焊接系統(tǒng)及控制系統(tǒng)。 爭(zhēng)占焊t幾器人「系紡F 目前應(yīng)用較廣的點(diǎn)焊機(jī)器人,其本體形式 爲(wèi)直角坐標(biāo)簡(jiǎn)易型及全關(guān)節(jié)型。前者可具有1? 3自由度，焊件及點(diǎn)焊位置受到限製；後者具 有5?6個(gè)自由度,分DC伺服和AC伺服兩種形 式，能在可達(dá)到的工作區(qū)間內(nèi)任意調(diào)整焊鉗姿 態(tài)，以適應(yīng)多種形式結(jié)構(gòu)的焊接。 1?點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng) 焊接系統(tǒng)主要由焊接控制器、焊鉗（含阻 焊變壓器）及水、電、氣等輔助部分組成。 點(diǎn)焊機(jī)器人焊鉗 從用途上可分爲(wèi)C型和X型兩種，C型焊 鉗用於點(diǎn)垂直及近似於垂直

9、傾斜位置的焊 縫’ X型焊鉗則主要用於點(diǎn)焊水平及近似於水平 傾斜位置的焊縫。 從阻焊變壓器與焊鉗的結(jié)構(gòu)關(guān)系上右將 焊鉗分爲(wèi)分離式、內(nèi)藏式和一體式三種形式。 點(diǎn)焊機(jī)器人對(duì)焊接系統(tǒng)的要求 乩應(yīng)采用具有浮動(dòng)加壓裝置的專用焊 鉗， 焊鉗重量要輕，可具有長(zhǎng)、短兩種行程,以 便於快速焊接及修整。更換電極、跨越障礙 等。 b. —體式焊鉗的重心應(yīng)設(shè)計(jì)在固定法盤的 軸心線上。 c. 焊接控制系統(tǒng)應(yīng)能對(duì)焊接過程中的各種 故障進(jìn)行自診斷及自保護(hù)。 3.點(diǎn)焊機(jī)器人的選擇 在選用或引進(jìn)點(diǎn)焊機(jī)器人時(shí)必須注意以 下幾點(diǎn)： a. 必須使點(diǎn)焊機(jī)器人實(shí)際可達(dá)到的工作空 間大於焊接所需的工作空間。 b.

10、按工件形狀、種類、焊縫位置選用焊鉗。 c. 應(yīng)選內(nèi)存容量大、示教功能全?？刂凭?度高的點(diǎn)焊機(jī)器人。 四?弧焊機(jī)器人 1.弧焊機(jī)器人的選擇 弧焊用的工業(yè)機(jī)器人通常有五個(gè)自由度以 上，具有六個(gè)自由度的機(jī)器人可以保証焊槍 的任意空間軌跡和姿態(tài)。直線運(yùn)動(dòng)速度可達(dá) lm/s以上，重復(fù)定位精度可達(dá)0.2mm ,可以 通過示教和再現(xiàn)方式或編程方式工作。還應(yīng) 具有焊槍的擺動(dòng)功能以滿足焊接工藝要求。 五?焊接機(jī)器人主要技術(shù)指標(biāo) 焊接機(jī)器人的主要技術(shù)指標(biāo)可分兩大部 分：機(jī)器人的通用指標(biāo)和焊接機(jī)器人的專門 指標(biāo)。 1 ?機(jī)器人的通用指標(biāo)： a. 自由度數(shù) 反映機(jī)器人靈活性的重要指標(biāo)。一般說來 ，有

11、三個(gè)自由度就可達(dá)到機(jī)器人工作空間任何 一點(diǎn)，但焊接機(jī)器人一般要5個(gè)以上自由度。 b. 負(fù)載 指楡器人末端能承受的額定載荷?；『笝C(jī) 器人要求的負(fù)載一般爲(wèi)5?10kg ,點(diǎn)焊機(jī)器人要 求的負(fù)載一般爲(wèi)40?90kg C ?工作空間 廠家所給出的工作空間是機(jī)器人未裝任 末端操作器情況下的最大可達(dá)空間。但應(yīng) 特別注意的是，在裝上焊槍（或焊鉗）等後 要考慮保証焊槍姿態(tài)，實(shí)際可焊接空間會(huì)比 廠家給出的小。 d ?最大速度 是在生產(chǎn)中影響生產(chǎn)效率的重要指標(biāo)。 般來說1?l?5m/s已能滿足要求。 e重復(fù)定侍精竜 這是機(jī)器人最重要的指標(biāo)之一。對(duì)弧焊 機(jī)器人，應(yīng)小於焊絲直徑的一半，即0.2

12、?0.4 毫米；對(duì)點(diǎn)焊機(jī)器人也應(yīng)小於焊鉗直徑的一 半以下，即1?2mm f ?自診斷功能 指機(jī)器人對(duì)主要元器件、主要功能模塊 進(jìn)行自動(dòng)檢查、故障報(bào)警、故障部位顯示的 功能。它對(duì)保証機(jī)器人快速維修和進(jìn)行保障 非常重要。它是評(píng)價(jià)機(jī)器人完善程度的主要 指標(biāo)之一。 g.自保護(hù)和安全保障功能 指機(jī)器人在受外界影響時(shí)所能做出的安 全措施。它起到機(jī)器人預(yù)防傷人傷物作用。 2.焊接機(jī)器人專用技術(shù)指標(biāo) a?擺動(dòng)功能 指焊槍在焊接過程中沿焊縫作一定規(guī)律 的擺動(dòng)。這對(duì)弧焊機(jī)器人尤其重要，它關(guān)系 到弧焊機(jī)器人的工藝性能。擺動(dòng)功能的最佳選 擇是能在空間(X?Y?Z)範(fàn) 內(nèi)任意設(shè)定擺動(dòng)方 式

13、和參數(shù) b. 焊接工藝故障自檢和自處理功能 指機(jī)器人對(duì)常見的焊接工藝故障，如弧焊 的粘絲、斷絲、點(diǎn)焊的粘電極等做出檢出并實(shí) 時(shí)自動(dòng)停車報(bào)警的功能。 c. 引弧和收弧功能 爲(wèi)確保焊接質(zhì)量，需要變參數(shù)，在機(jī)器人 焊接中，在示教時(shí)應(yīng)能設(shè)定和修改,這是弧焊 機(jī)器人不可少的功能。 六?焊接機(jī)器人編程知識(shí) 1.編程窗口 機(jī)器人的程序編寫有兩個(gè)途徑：第一是 直接在示教器上編寫。第二是在電腦上通過機(jī) 器人的專用軟件編寫，然後通過網(wǎng)絡(luò)傳送給機(jī) 器人。一般來說在電腦上編寫是爲(wèi)了作模擬, 實(shí)際的生產(chǎn)是通過在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)用示教器操作。 Menu kevs Contrast | Joeginy I Pro

14、gran Window, lnpuls/ key% j Outputs 0 ? IncivnwiHal -P3 milk Delete Naviijation kevs w- of I ;u net ion keys Numeric keyboard User del med keys I Misc. 7 8 9 4 5 6 1 2 3 User defined kev ■ I -a I ■ I I pi -P2 上圖是示教器的示意圖 編程主要通過調(diào)用 各種指令完成

15、 一個(gè)簡(jiǎn)單的應(yīng)用程序主要由三個(gè)不同的部分組 成:一個(gè)主程序；幾個(gè)子程序；程序數(shù)據(jù)。 2 ?編程的主要指令: a.基本連動(dòng)指令 MoveL pl, vlOO, zlO, tooll; 這是指示機(jī)器人作直線(Linear)運(yùn)動(dòng)的指 厶 HP ， 相近的還有MoveJ(關(guān)節(jié)軸運(yùn)動(dòng))、MoveC(圓周 運(yùn)動(dòng)) pl :目標(biāo)位置點(diǎn)； vl 00 ：機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度; Z10 :規(guī)定在轉(zhuǎn)彎區(qū)尺寸； tooll :工具中心點(diǎn)。(TCP) b.輸入輸出群指令 do指機(jī)

16、器人的輸出信號(hào) di指機(jī)器人的輸入信號(hào)。 Set dol:將一個(gè)輸出信號(hào)賦値爲(wèi)1 ; Reset dol :將一個(gè)輸出信號(hào)賦値爲(wèi)0 ; Wait DI d訂 /maxtime:=5/Timeflag:=flagl: 等侍輸入信號(hào)山1値爲(wèi)1? C.通信指令（人機(jī)對(duì)話） TP ERASE :清屏指令 TP WRITE :書寫指令 TP WRITE “ABE”:顯示AEB TP WRITE ABB:顯示所賦予ABB的値。 TP Read minfleg”:在示教板上賦予機(jī)器人 變量數(shù)據(jù)。 Wait Time 3:等待3秒,再執(zhí)行下一行指令。 d?程序流程指令 IF判斷執(zhí)行

17、指令 IF THEN 符合vexp 1 > 條件, "Yes-partl" 執(zhí)行 “Yes-partl"指令， ELSEIF THEN 符合vexp2> 條件, "Ycs-part2" 執(zhí)行 “Yes-part2"指令， ELSE 不符合 vexpl>、vexp2> 條件 “ Not-part^^ 執(zhí)行 “Not-parT 指令。 ENDIF e?焊接指令 ArcL\On, pl, vlOO,sml, wdl, wv, fine,torch; ArcLc, p2, p3 , vl00,sm2, wd3, wv2, zl^torch; ArcL\Off

18、, pl, vl00,sm3, wd3, wv, fine,torch; ArcL\On(Off):焊接起弧(收弧)； sm :焊接起弧’收弧參數(shù) wd :焊接參數(shù) wv :擺弧參數(shù) 3.完整的焊接程序 p 1 p4 P5 MoveL pO, vlOO, zlO, torch; ArcL\On, pl, vlO,sml, wdl, wv, fine,torch; ArcL, p2, vlO^sml, wdl, wv, zl,torch; ArcC, p3, p4 , vl0,sm2, wd3, wv2, zl,torch; ArcLXOff, p5, vl0,sm3, wd3, wv, fine,torch; MoveL p6, vlOO, zlO, torch;