CAD導(dǎo)航的焊接機器人離線編程系統(tǒng)研究.pdf

1、隨著現(xiàn)代制造業(yè)的飛速發(fā)展，為滿足社會多樣化和個性化需求，多品種、小批量生產(chǎn)模式成為了主流，這對機器人的工作效率和工作質(zhì)量提出了更高的要求。尤其在機器人焊接加工領(lǐng)域，單一的示教再現(xiàn)模式已不能滿足上述焊接加工需求，離線編程憑借其編程的靈活性和高效性正逐步成為自動化焊接加工的主要手段。如今，多數(shù)商品化的離線編程系統(tǒng)未能針對焊接加工提供有效的技術(shù)支持，對于復(fù)雜的空間曲線焊縫，焊縫的信息提取和焊接規(guī)劃能力較弱，利用CAD圖形導(dǎo)航能彌補這一缺陷。因

2、此，本文在三維CAD軟件平臺上，進行了焊接機器人離線編程系統(tǒng)開發(fā)研究。主要研究內(nèi)容如下:
　　根據(jù)焊接機器人離線編程系統(tǒng)的需求，提出構(gòu)建CAD導(dǎo)航的焊接機器人離線編程系統(tǒng)設(shè)計方案，即包含系統(tǒng)圖形環(huán)境建模、CAD導(dǎo)航的焊接路徑規(guī)劃、離線示教以及機器人加工代碼生成等模塊。
　　系統(tǒng)圖形環(huán)境建模包括機器人、變位裝置和焊接工具等建模，其中機器人建模通過對機器人實體結(jié)構(gòu)進行分析以及基于D-H桿件坐標(biāo)系變換理論進行運動學(xué)分析，建立了與實

3、體機器人對應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。由此在SolidWorks中創(chuàng)建了焊接機器人模型環(huán)境，MATLAB機器人工具箱驗證了該模型的準(zhǔn)確性。CAD圖形環(huán)境的建立為系統(tǒng)提供了一個類似于物理示教的CAD導(dǎo)航式示教環(huán)境。
　　依據(jù)待焊工件上焊縫的特點，以及路徑生成特點，對CAD模型的特征工藝點的位姿計算方法展開研究，采用CAD導(dǎo)航建立焊縫路徑關(guān)鍵點位姿矩陣的方法進行焊接路徑規(guī)劃。通過CAD模型拓?fù)湫畔⒌奶崛∨c運算將焊縫轉(zhuǎn)化成機器人直線插補和圓弧插補模式

4、的關(guān)鍵路徑點，提取空間位置矩陣，根據(jù)位置矩陣和焊縫的類型在CAD模型上創(chuàng)建焊縫點坐標(biāo)系，由此可通過坐標(biāo)系的單位方向向量建立姿態(tài)矩陣。位姿矩陣的建立為機器人加工代碼的生成、變位機構(gòu)調(diào)整焊縫位姿和焊槍姿態(tài)調(diào)整提供了一個工藝加工規(guī)劃數(shù)據(jù)。
　　基于上述研究，利用VC++對SolidWorks的二次開發(fā)創(chuàng)建了一個基于CAD導(dǎo)航的焊接機器人離線編程系統(tǒng)。系統(tǒng)的編程測試、運動仿真和機器人程序?qū)嶋H運行結(jié)果表明，CAD導(dǎo)航能準(zhǔn)確有效的實現(xiàn)焊接機器