數控路徑仿真技術在焊接設備離線編程中的應用

王萌

摘要 在不銹鋼車體制造過程中，點焊技術作為重要的焊接過程，自動點焊設備在不銹鋼車體制造過程中得到了廣泛應用。自動點焊設備使用前需進行編程工作，其中離線編程技術擁有成本低、效率高等優點，成為自動設備編程工作的首選技術。但是使用離線編程技術編制的程序不能完全模擬實際工況，如不經過虛擬驗證，則會損壞設備和工件。本文介紹了一種路徑仿真技術，在計算機繪圖中虛擬設備的運動軌跡，檢驗設備焊接電極與工裝、工件的碰撞與干涉。同時計算運動路徑的總長度，輔助優化路徑，減少設備焊接電極的運動提高設備效率。

關鍵詞 不銹鋼車體制造；離線編程；數控路徑仿真技術

在不銹鋼車體制造過程中，焊接過程需要點焊技術作為支撐，也十分重要。焊接機器人主要用于工業自動化領域，其廣泛應用于不銹鋼車體及其零部件的制造，其中應用最多的以弧焊、點焊為主。近年來，車體制造的批量化、高效率和對產品質量一致性的要求，使機器人生產方式在不銹鋼車體焊接中獲得了大量應用。不銹鋼車體的主要工序是點焊和弧焊，據統計點焊占95%。隨著焊接機器人的大量應用，如何提高其工作效率和使其發揮更大的作用成為關鍵問題，而機器人的靈活性和智能性很大程度上取決于機器人的編程能力。

設備焊接程序編制完成后，由于程序的數據量非常龐大，程序中的每一步操作是否能夠滿足生產需要，程序中的各個參數是否正確，是一個關鍵問題。如果將設備焊接程序直接應用于實際工況中，一旦程序中的某一個參數出現錯誤，則會導致設備與工件、工裝發生碰撞，導致設備、工裝或工件的損壞，給公司帶來損失。如果出現人員傷害，則損失更加巨大。因此程序路徑仿真，檢驗碰撞與干涉則是機器人編程工作不可或缺的組成部分。

1離線編程技術與數控路徑仿真技術的概念

機器人離線編程系統是利用計算機圖形學的成果，建立起機器人及其工作環境的幾何模型，再利用一些規劃算法，通過對圖形的控制和操作，在離線的情況下進行軌跡規劃。通過路徑仿真技術進行三維圖形仿真，以檢驗編程的正確性，最后將生成的代碼傳到機器人控制柜，以控制機器人運動，完成給定任務。

機器人它需要建立正確的物理墨香，并且對編輯結果進行處理，一般分為以下幾個步驟：1）CAD建模，包括零件建模、設備建模、幾何模型圖形處理；2）圖形仿真，主要程序順序選定；3）編程及路徑點的設定；4）路徑仿真，檢驗碰撞與干涉。

下文以不銹鋼車體制造過程，側墻模塊離線編程過程作為基礎，使用的設備側墻預組點焊機。本文重點討論程序路徑仿真過程。離線編程過程在本文中不做介紹。

2數控路徑仿真技術在虛擬檢驗中的過程

數控路徑仿真技術在焊接編程過程具有重要的意義，也是不可缺少的組成部分。數控路徑仿真利用計算機模擬實際的設備的焊接過程，是驗證數控運行程序的可靠性的有力工具，能減少或避免設備的試運行，降低風險，提高效率。

2.1導入離線編制好的程序

將編制完成的程序導入到EXCEL中。第一列為焊點的序號，第二列為焊點的x軸坐標，第三列為焊點的Y軸坐標，第四列為焊接參數代號，第五列為設備電極的開口形式，第六列為焊點的z軸坐標，第七列為電極的擺角度數。將程序按照規定的文件名稱，放到計算機中指定的位置，等待“仿真程序”調用。

2.2調用仿真程序

打開AUTOCAD。本文中使用的AUTOCAD版本是2007版。經過測試，本文提供的仿真程序可適用2004，2006等版本的AUTOCAD軟件。選擇菜單中的工具宏加載工程，選擇編制好的“仿真程序”。

2.3運行仿真程序

加載“仿真程序”后，運行剛加載的程序。路徑仿真運行后，程序在AUTOCAD中繪制出電極的運行軌跡和焊點序號。

2.4檢驗路徑

將部件的三維模型以原點位置作為基準，復制到AUTOCAD。通過三維動態觀察器進行路徑與工件干涉的檢驗。同時在路徑不通過的區域，設置工裝的壓緊位置，保證實際生產過程中電極的運行不會與工件或工裝發生干涉，或偏離預定的位置。

3實施效果

路徑仿真程序以AUTOCAD軟件為平臺，基于焊接設備電極運行程序和部件的三維模型，實現焊接設備電極的路徑仿真功能。路徑仿真技術提供了方便的觀察手段，便于用戶的操作，可提前發現電極運行軌跡中存在的問題，給焊接設備離線編程人員帶來方便。本方法已經在車體制造過程中使用，成功的檢查出多處設備控制程序中的錯誤。實踐證明該方法功能穩定，取得了較好的效果。endprint