弧焊作業(yè)工業(yè)機器人離線編程與虛擬仿真

大 連 民 族 大 學 機 械 專 業(yè) 綜 合 課 程 設(shè) 計 說 明 書弧焊作業(yè)工業(yè)機器人離線編程與虛擬仿真學 院（系）： 機電工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化學 生 姓 名： 陳杰 學 號： 2013022402 指 導 教 師： 馮長健 完 成 日 期： 201612109 大連民族大學目 錄1 弧焊作業(yè)機器人工作站構(gòu)成12 機器人I/O通信設(shè)置23 弧焊常用數(shù)據(jù)33.1 WeIdData:焊接參數(shù)33.2 SeamData:起弧收弧參數(shù)33.3 WeaveData:擺弧參數(shù)34 常用弧焊指令的應(yīng)用44.1線性焊接開始指令“ArcLStart44.2線性焊接指令“ArcL44.3線性焊接結(jié)束指令“ArcLEnd54.4 圓弧焊接開始指令“ArcCStart54.5 圓弧焊接指令“ArcC64.6 圓弧焊接結(jié)束指令“ArcCEnd65 弧焊清槍機構(gòu)的應(yīng)用76 弧焊示教任務(wù)實施86.1解壓并初始化86.2 I/O配置106.3 程序模板導入136.4坐標系標定216.5示教目標點231 弧焊作業(yè)機器人工作站構(gòu)成本作站模擬汽車弧焊，演示的是一條焊縫的焊接過程。本工作站中已經(jīng)預(yù)設(shè)動畫效果，需要在此工作站中依次完成I/O口配置、焊接參數(shù)設(shè)置、程序數(shù)據(jù)創(chuàng)建、目標點示教，程序編寫及調(diào)試，最終完成整個過程?；『笝C器人工作臺布局如圖1.1所示圖1.1 弧焊機器人工作 隨著汽車、軍工及重工等行業(yè)的飛速發(fā)展，這些行業(yè)中的.維飯金零部件的焊接加工呈現(xiàn)小批量化、多樣化的趨勢。工業(yè)機器人和焊接電源所組成的機器人自動化焊接系統(tǒng)，能夠自由、靈活地實現(xiàn)各種復雜三維曲線加工軌跡，并且能夠把員工從惡劣的工作環(huán)境中解放出來以從事更高附加值的工作。與碼垛、搬運等應(yīng)用所不同的是，弧焊是基于連續(xù)工藝狀態(tài)下的工業(yè)機器人應(yīng)用，這對工業(yè)機器人提出了更高的要求。ABB利用自身強大的研發(fā)實力開發(fā)了一系列的焊接技術(shù)，來滿足市場的需求。所開發(fā)的ArcWare弧焊包可匹配當今市場大多數(shù)知名品牌的焊機，TrochServies清槍系統(tǒng)和PathRecovery(路徑恢復)讓機器人的工作更加智能化和自動化，SmartTac探測系統(tǒng)則更好地解決了產(chǎn)品定位精確不足的問題。2 機器人I/O通信設(shè)置機器人需要與焊接設(shè)備進行通信(信號名稱和信號地址劃自定義)，常用信號見表2.1表2.1設(shè)置完相關(guān)信號后，需要將這些信號與焊接參數(shù)進行關(guān)聯(lián)，見表2.2表2.23 弧焊常用數(shù)據(jù) 在弧焊的連續(xù)工藝過程由，需要根據(jù)材質(zhì)或焊縫的特性來調(diào)整焊接電壓或電流的大小，或焊槍是否需要擺動、擺動的形式和幅度大小等參數(shù)。在弧焊機器人系統(tǒng)中，用程序數(shù)據(jù)采控制這些變化的因素。需要設(shè)定的三個參數(shù)如下。3.1 WeIdData:焊接參數(shù) 焊接參數(shù)(WeIdData)用夾控制焊接過程中機器人的焊接速度，以及焊機輸出的電壓和電流的大小。需要設(shè)定的參數(shù)見表3.1表3.13.2 SeamData:起弧收弧參數(shù) 起弧收弧參數(shù)(SeamData)用采控制焊接開始前和結(jié)束后的吹保護氣的時間同長度，以保證焊接剛的穩(wěn)定性和焊縫完整性。需要設(shè)定的參數(shù)見表3.2 表3.2 3.3 WeaveData:擺弧參數(shù)擺弧參數(shù)(WeaveData)用夾控制機器人焊接過程中焊槍的擺動。通常在焊縫的寬度超過焊絲直徑較多時通過焊槍的擺動夾填充焊縫。該參數(shù)屬于可選項，如果焊縫寬度較小，機器人線性焊接可以滿足的情況下不選用該參數(shù)。需要設(shè)定的參數(shù)見表1.6表3.34 常用弧焊指令的應(yīng)用任何焊接程序都必須以ArcLStart或者ArcCStar開始，通常運用ArcLStart作為起始語句;任何焊接過程都必須以ArcLEnd或者ArcCEnd結(jié)束，焊接中間點用Arc LArcC語句焊接過程中，不同的語句可以使用不同的焊接參數(shù)(SeamData和WeldData )。4.1線性焊接開始指令“ArcLStartArcLStat用于直線焊縫的焊接開始，工具中心點線性移動到指定目標位置，整個焊接過程通過參數(shù)監(jiān)控和控制。程序如下ArcLStart p1，、100, scam l.weld5.fine，gunl;如圖4.1所示，機器人線性運行到p1點起弧，焊接開始圖4.14.2線性焊接指令“ArcL ArcL用直線焊縫的焊接，工具中心點線，性移動到指定目標位置，焊接過程通過參數(shù)控制。程序如下ArcL*，v100, seatml, weld5Weave:=Weavel/z10, gun l；如圖4.2所示，機器人線性焊接的部分應(yīng)使用ArcL指令。圖4.24.3線性焊接結(jié)束指令“ArcLEnd ArcLEnd用于直線焊縫的焊接結(jié)束，工具中心點線，性移動到指定目標位置，整個焊接過程通過參數(shù)監(jiān)控和控制。程序如下ArcLEnd p2,、v100, seaml, weld5. Fine. gunl如圖4.3所示，機器人在p2點使用ArcLEnd指令結(jié)束焊接。圖4.34.4 圓弧焊接開始指令“ArcCStartArcCStart用于圓弧焊縫的焊接開始，工具中心點圓周運動到指定日標位置，整個焊接過程通過參數(shù)監(jiān)控和控制。程序如下 ArcCStart p1，p2.、v100. seaml，weld5. fine, gunl 執(zhí)行以上指令，機器人圓弧運動至p2點，在p2點開始焊接。4.5 圓弧焊接指令“ArcC ArcC用干圓弧焊縫的焊接，工具中心點線性移動到指定目標位置，焊接過程通過參數(shù)控制。程序如下ArcC*.*.v100. seam 1 .weld IWeave:=Weavel.z10.gunl; 如圖4.5所示，機器人圓弧焊接的部分應(yīng)使用ArcC指令。圖4.54.6 圓弧焊接結(jié)束指令“ArcCEnd ArcCEnd用于圓弧焊縫的焊接結(jié)束，工具中心點圓周運動到指定口標位置，整個焊接過程通過參數(shù)監(jiān)控和控制。程序如下ArcEnd p2, p3,v100.seam1.welds, fine, gun 1如圖4.6所示，機器人在p3點使用ArcEnd指令結(jié)束焊接。圖4.65 弧焊清槍機構(gòu)的應(yīng)用在焊接過程中可以利用噴霧裝置清理焊渣.使用剪絲裝置去掉焊絲的球頭，以保證焊接過的順利進行，減少人為的干預(yù)，讓整個自動化焊接工站流暢運轉(zhuǎn)。使用最簡單的控制原理，用輸出信號控制對應(yīng)動作的啟動停止。清槍機構(gòu)如圖5.1所示。圖5.16 弧焊示教任務(wù)實施6.1解壓并初始化 雙擊壓縮包文件“SituationalTeaching_ArcWeld.rspag。如圖所示，根據(jù)解壓向?qū)Ы鈮涸摴ぷ髡?。圖6.1.1完成解壓后，進行仿真運行圖6.1.2程序首次執(zhí)行時，會立即執(zhí)行清槍任務(wù)，隨后機器人停止運動，等待焊接啟動信號。操作者可通過人為仿真啟動信號，在“I/O仿真器”的工作站信號中找到該信號“di01ArcEst”，如圖6.1.2所示圖6.1.2在機器人開始執(zhí)行弧焊任務(wù)時，工作站中簡單模擬兩個圓弧焊縫的焊接。焊縫效果占用較大的系統(tǒng)內(nèi)存，為保證系統(tǒng)運行流暢，在設(shè)置弧焊動畫效果時只將其設(shè)為仿真狀態(tài)下臨時顯示。當仿真停止后，會白動清除。若在仿真過程中出現(xiàn)長頓，屬十?，F(xiàn)象。在初始化機器人的操作中，先將機器人恢復為出廠設(shè)置，然后存此工作站基礎(chǔ)上依次完成1/O配置、程序?qū)搿⒆鴺讼禈硕?、目標點示教等操作，最終將機器人工作站復原至之前可正常運行的狀態(tài)。存初始化之前，最好做好機器人備份，以備后面使用。備份完成，存“控制器”菜單中執(zhí)行“I一啟動”，完成機器人的初始化。6.2 I/O配置 在“控制器”菜單由打開虛擬“示教器”，將界面語言改為中文，然后依次羊擊“ABB菜單”一“控制面板一“配置”，進入“I/O主題”，配置I/O信號。此工作站配置了1個DSQC651通信板卡(數(shù)字量8進8出，2個模擬量輸出)則需要在Unit中設(shè)置此I /O單元的相關(guān)參數(shù)，配置見表6.1表6.2.1此工作站I/O配置如下:數(shù)字輸出信號Do32_WeldOn,用于起弧控制;數(shù)寧輸出信號Do33_GasOn ,用于送氣控制;數(shù)字輸出信號Do34_FeedOn ,用于點動送絲控制；數(shù)字輸出信號Do35_TorchCut,用于剪絲控制;數(shù)字輸出信號Do36_TorchOil ,用丁噴霧控制，數(shù)字輸入信號Di00_ArcEst，起弧信號，焊接電源通知機器人起弧成功數(shù)亨輸入信號Di01_Start,弧焊啟動信號;模擬輸七信號A()WeldingVoltage,用于控制焊接電源。I/O信號參數(shù)見表6.2.2表6.2.2模擬輸出信號AoWeIdingCurrent用于控制焊接電流或送絲速度，其參數(shù)配置見表6.2.3,該表的參數(shù)只是示例值，具體參數(shù)值要結(jié)合焊機及工藝需求進行設(shè)定表6.2.3模擬輸出信號AOWeIdingVoltage用于控制焊接源，其信配置見表6.2.4，該表中只是示例值，具體參數(shù)值需要結(jié)合焊機及工藝需求進行設(shè)定表6.2.46.3 程序模板導入I/O配置完成后，將程序模板導入該機器人系統(tǒng)中，在示教器的程序編輯器中可進行程序模塊的加載，依次單擊“ABB菜單”-“程序編輯器”，如圖6.3.1所示圖6.3.1圖6.3.2圖6.3.3 加載完成后，選中該模塊，單擊“顯示例行程序”，查看對應(yīng)的程序。程序注釋如下： 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;！定義工具數(shù)據(jù)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;！定義起弧收弧參數(shù) PERS weldata weld1:=40,10,0,0,12,0,0,30,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0;！定義焊接參數(shù) 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;！定義機器人工作原位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:！定義剪絲位置PERS robtargetppSpary:=-103.269474957,-1346.613546743,918.885490532,0.005604946,-0.73446999,-0.678569269,-0.006065171,-2,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;！定義噴霧位置 PERS robtargetppAW_10:=1034.150358812,-640,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;！定義焊接起點 PERS robtargetppAW_20:=1034.150358812,-580,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;！定義焊接過程位置點，下同PERS robtargetppAW_30:=1034.150358812,-520,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS robtargetppAW_40:=1034.150358812,-460,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS robtargetppAW_50:=1034.150358812,-400,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS robtargetppAW_60:=1034.150358812,-340,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS robtargetppAW_60:=1034.150358812,-280,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS robtargetppAW_60:=1034.150358812,-220,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS robtargetppAW_60:=1034.150358812,-160,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS robtargetppAW_60:=1034.150358812,-100,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS robtargetppAW_60:=1034.150358812,-40,311.226398458,0.240185125,-0.000000469,0.970727102,-0.00000904,-1,-1,0,0, 9E9,9E9,9E9,9E9,9E9,9E9;PERS speeddata vWeldSpeed:=100,100,5000,1000;PERS speeddata vWeldSpeed:=200,100,5000,1000;PERS speeddata vWeldSpeed:= 8000,100,5000,1000;PERS speeddata vWeldSpeed:= 2000,100,5000,1000;！定義不同的速度數(shù)據(jù)，便于在程序中針對不同的動作過程采用合適的數(shù)據(jù)PERS num Cliean Num:=0;!定義工具焊接個數(shù)，通過此計數(shù)來響應(yīng)清槍程序執(zhí)行VAR bool bReady:=FALSE;！定義焊接工作站準備就緒標志位：當為TRUE時，則機器人可以執(zhí)行焊接任務(wù)VAR intnum iStart;！定義中斷數(shù)據(jù)，用于響應(yīng)工作站準備就緒標志位的操作PROC main()！主程序rlnitAll！調(diào)用初始化程序，信號復位，機器人置復位，數(shù)據(jù)復位等While TRUE DO;!利用WHILE TRUE DO 循環(huán)將機器人實際任務(wù)程序隔離開IF bReady THEN;!當工作站準備就緒時，則執(zhí)行焊接任務(wù)rArcWeld;！調(diào)用焊接程序CleanNum:=CleanNUM+1;!焊接次數(shù)加1；rTorchClean！調(diào)用清槍程序,認完成10個工件，則執(zhí)行一次清槍任務(wù)ELSE Wait Time 0.3!若未準備就緒，則每隔0.03s掃描一次當前狀態(tài)ENDIFENDWHILEENDPROCPROC rlnitAll()！初始化程序AccSet 70,70;！設(shè)置機器人加速度，70%最大及速度值，70%坡度值VelSet 100,2000;！設(shè)置機器人速度限制，100%，最高限速2000mm/sIDelete iStart;CONNECT iStart WITH IntStart;IsignalDI01_Start,1,iStart！中斷設(shè)置，當信號di01_start上升沿時觸發(fā)中斷，執(zhí)行中斷程序iStartReset DO33_GasOn;!復位送氣信號Reset DO34_FeedOn;!復位點動送絲信號Reset DO35_TorchCut;！復位剪絲信號Reset DO36_TorchOil;！復位噴霧信號MoveJ pHome,vMinSpeed,fine,AW_Gun;!機器人位置復位，移動至工作原位pHomerTorchCleanInitial;!調(diào)用清槍程序，增加參數(shù)Initial,首次執(zhí)行任務(wù)則直接運行清槍程序ENDPROCPROC rArcWeld()！焊接程序TPEraseTPWrite “Robot is in Arc Welding Process!”；！清屏并顯示“當前機器人處于焊接任務(wù)中”MoveJ Offs(pAW_10,0,0,100),vMidSpeed,z10,AW_Gun;！機器人移至焊接起始點正上方100mm處ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;！焊接啟動ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;！焊接執(zhí)行過程，移動至下一目標點，下同ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;ArcL pAW_10,vWeldSpeed,seam1,weld1,z1,AW_Gun;！焊接停止MoveJ Offs(pAW_10,0,0,100),vMidSpeed,z10,AW_Gun;！移動至焊接終點正上方100mm處 bReady:=FALSE;！準備就緒標識位置為FALSE MoveJ pHome,vMaxSpeed,tine,AW-Gun;！機器人位置復位，移動平工作原位pHome TPErase;!清屏ENDPROC PROC rTorchClean(switch Initial)!清槍程序，并增加廠關(guān)量Initial IF Present(Initial) OR CleanNum=10 THEN!首次執(zhí)行或者完成焊接10次后執(zhí)行次清槍仟務(wù) TPErase; TPWrite Rohot is in AW Gun cleaning Process!清屏并顯示“當前機器人處于清槍仟務(wù)中”MoveJ pHome,vMaxSpeed,zl00,AW-Gun;！機器人付置復位，移動至工作原位pHomeMoveL Offs(pSpary,0,0,100),vMaxSpeed,z20,AW-Gun;!機器人移至噴霧位置正上方100mm處MoveLOffs(pSpary,0,0,50),vMidSpeed,zS,AW-Gun;!機器人移至噴霧位置正上方50mm處 MoveL pSpary,vMinSpeed,fine,AW_Gun;！機器人移動至噴霧位置 WaitTimeInPos,0.1，！等待0.1s待完全穩(wěn)定 Set DO36 TorchOil;！置位噴霧信號，執(zhí)行噴霧 WaitTimeInPos,2;！等待2s.待噴霧完成 Reset DO36 TorchOil;!完成后，復位噴霧信號MoveL Offs(pSpary,0,0,50),vMinSpeed,z5,AW_Gun;!機器人移至噴霧位置正上為50mm處MoveLOffs(pSpary,0,0,100),vMidSpeed,z20,AW Gun;！機器人移至噴霧位置正下方方100mm處MoveLOffs(pCutWire,0,0,100),vMidSpeed,z20,AW_Gun;！機器人移至剪絲位置正上方100mm處 MoveLOffs(pCutWire,0,0,50),vMidSpeed,zS,AW_Gun;！機器人移至剪絲位置正廠方50mm處 MoveLpCutWire,vMinSpeed,tine,AW_Gun;!機器人移至剪絲位置Set DO34_FeedOn:！置位送絲信號，開始送絲 WaitTimeInPos,0.2;！等待0.2s.待送絲完成 Reset D034 FeedOn！復位送絲信號 WaitTimeInPos,0.1;！等待0.1s Set D035 TorchCut;！置位剪絲信號，執(zhí)行剪絲 WaitTimeUnPos,0.5;！等待0.5、等待剪絲完成 Reset D035 TorchCut!復位剪絲信號 MoveLOffs(pCutWire,0,0,50),vMinSpeed,zS,AW_Gun;！機器人移至剪死亡位置正上方50mm處MoveLOffs(pCutWire,0,0,100),vMidSpeed,z20,AW-(iun;！機器人移至剪絲位置正上方!100mm處