項(xiàng)目6 工業(yè)機(jī)器人焊接集成系統(tǒng)仿真

6.1.1焊槍的定義LOGO6.1.1焊槍的定義

焊槍是一種比較特殊的末端執(zhí)行器，安裝在焊接機(jī)器人末端六軸法蘭上，完成各種焊接任務(wù)。按照功能不同，焊槍可以分為點(diǎn)焊焊槍和弧焊焊槍兩大類?；『负笜尣恍鑴?chuàng)建運(yùn)動(dòng)關(guān)系和姿態(tài)。6.1.1焊槍的定義下面結(jié)合具體實(shí)例來說明弧焊焊槍和點(diǎn)焊焊槍的定義方法和流程。【例6-1】采用PS軟件的“工具定義”等操作對弧焊焊槍進(jìn)行設(shè)備定義。操作步驟如下。（1）打開PS軟件，依次單擊“文件”→“斷開研究”→“新建研究”，彈出“新建研究”對話框，單擊“創(chuàng)建”按鈕，完成新研究創(chuàng)建。（2）依次單擊“文件”→“導(dǎo)入/導(dǎo)出”→“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”，彈出“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”對話框。單擊“添加”，彈出“打開”對話框，選擇“ArcWeld_Gun.jt”文件，單擊“打開”，彈出“文件導(dǎo)入設(shè)置”對話框?！盎绢悺边x擇“資源”，“復(fù)合類”選擇“PmCompoundResource”,“原型類”選擇“Gun”，勾選“插入組件”復(fù)選框，單擊“確定”，返回“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”對話框，單擊“導(dǎo)入”，導(dǎo)入結(jié)果如圖6-1所示。圖6-1導(dǎo)入弧焊焊槍模型6.1.1焊槍的定義（3）在對象樹中單擊“ArcWeld_Gun.jt”，單擊“建?！辈藛蜗碌摹霸O(shè)置建模范圍”，將模型中的對象激活，建模范圍更改為“ArcWeld_Gun”。（4）為了便于工具定義，先創(chuàng)建2個(gè)坐標(biāo)系。單擊“建?！薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“在圓心創(chuàng)建坐標(biāo)系”，彈出“在圓心創(chuàng)建坐標(biāo)系”對話框，如圖6-2所示，點(diǎn)選圓弧邊緣上3個(gè)點(diǎn)，單擊“確定”，按F2將坐標(biāo)系重命名為“guntcp”。在對象樹中單擊選中坐標(biāo)系“guntcp”，按“Alt+P”，彈出“放置操控器”對話框，單擊平移“Z”軸，輸入“-20”（焊絲終端），按回車，單擊“關(guān)閉”。圖6-2創(chuàng)建TCP坐標(biāo)系guntcp6.1.1焊槍的定義（5）單擊“建?！薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“在圓心創(chuàng)建坐標(biāo)系”，彈出“在圓心創(chuàng)建坐標(biāo)系”對話框，如圖6-3所示，點(diǎn)選圓弧邊緣上3個(gè)點(diǎn)，單擊“確定”，按F2將坐標(biāo)系重命名為“gunbase”。在對象樹中單擊選中坐標(biāo)系“gunbase”，按“Alt+P”，彈出“放置操控器”對話框，單擊旋轉(zhuǎn)“Rx”軸，輸入“180”，按回車，單擊“關(guān)閉”。圖6-3創(chuàng)建基準(zhǔn)坐標(biāo)系gunbase6.1.1焊槍的定義（6）在對象樹中單擊“ArcWeld_Gun”，單擊“建模”→“運(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“工具定義”，彈出“工具定義”對話框，單擊“確定”，彈出“工具定義-ArcWeld_Gun”對話框，如圖6-4所示?！肮ぞ哳悺边x擇“焊槍”。“TCP坐標(biāo)系”設(shè)為“guntcp”，“基準(zhǔn)坐標(biāo)系”設(shè)為“gunbase”，單擊“確定”，退出工具定義對話框，完成弧焊焊槍工具的定義。圖6-4“工具定義-ArcWeld_Gun”對話框6.1.1焊槍的定義【例6-2】采用PS軟件的“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”等工具對點(diǎn)焊焊槍進(jìn)行設(shè)備定義。操作步驟如下。（1）打開PS軟件，依次單擊“文件”→“斷開研究”→“新建研究”，彈出“新建研究”對話框，單擊“創(chuàng)建”按鈕，完成新研究創(chuàng)建。（2）依次單擊“文件”→“導(dǎo)入/導(dǎo)出”→“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”，彈出“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”對話框。單擊“添加”，彈出“打開”對話框，選擇“SpotWeld_Gun.jt”文件，單擊“打開”，彈出“文件導(dǎo)入設(shè)置”對話框?！盎绢悺边x擇“資源”，“復(fù)合類”選擇“PmCompoundResource”,“原型類”選擇“Gun”，勾選“插入組件”復(fù)選框，單擊“確定”，返回“轉(zhuǎn)換并插入CAD文件”對話框，單擊“導(dǎo)入”，導(dǎo)入結(jié)果如圖6-5所示。圖6-5導(dǎo)入點(diǎn)焊焊槍模型6.1.1焊槍的定義（3）在對象樹中單擊“SpotWeld_Gun”，單擊“建?！辈藛蜗碌摹霸O(shè)置建模范圍”，將模型中的對象激活展開，將建模范圍更改為“SpotWeld_Gun”。單擊“建?！薄斑\(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”，彈出“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器-SpotWeld_Gun”界面。單擊“創(chuàng)建連桿”，彈出“連桿屬性”對話框，“名稱”改為“Base”，選擇如圖6-6所示的連桿單元元素（框架和左焊鉗），單擊“確定”，創(chuàng)建連桿Base。圖6-6創(chuàng)建連桿Base6.1.1焊槍的定義（4）重復(fù)“創(chuàng)建連桿”操作，分別創(chuàng)建連桿lnk1（右焊鉗），連桿lnk2（推桿）、lnk3（導(dǎo)向套），如圖6-7所示。圖6-7創(chuàng)建連桿lnk1、lnk2、lnk36.1.1焊槍的定義（5）連桿定義完成后，還需定義連桿之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系。為了便于定義關(guān)節(jié)坐標(biāo)，先創(chuàng)建3個(gè)坐標(biāo)系。單擊“建?！薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“在2點(diǎn)之間創(chuàng)建坐標(biāo)系”，彈出“通過2點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系”對話框，如圖6-8所示，選擇不同對象邊緣孔的中心，創(chuàng)建3個(gè)坐標(biāo)系。（a）fr1

（b）fr2（c）fr3圖6-8創(chuàng)建連桿fr1、fr2、fr36.1.1焊槍的定義（6）在“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器-SpotWeld_Gun”對話框中單擊“創(chuàng)建曲柄”，彈出“創(chuàng)建曲柄”對話框，單擊“RPRR”,單擊“下一步”，彈出“RPRR曲柄滑塊關(guān)節(jié)”對話框，如圖6-9所示。在對象樹中單擊“fr1”，其坐標(biāo)將輸入“固定-輸入關(guān)節(jié)”；接著單擊“fr2”,其坐標(biāo)將輸入“連接桿-輸出關(guān)節(jié)”；繼續(xù)單擊“fr3”,其坐標(biāo)輸入“輸出關(guān)節(jié)”。單擊“下一步”，在彈出的對話框中點(diǎn)選“不帶偏置”，單擊“下一步”，彈出“RPRR曲柄滑塊連桿”對話框，如圖6-10所示。圖6-9“RPRR曲柄滑塊關(guān)節(jié)”對話框圖6-10“RPRR曲柄滑塊連桿”對話框6.1.1焊槍的定義（7）在“RPRR曲柄滑塊連桿”對話框中，單擊圖中的“固定連桿”，在右側(cè)點(diǎn)選“現(xiàn)有連桿”，在其下拉列表中選擇“Base”。重復(fù)上述操作，單擊圖中的“輸入連桿”，在右側(cè)點(diǎn)選“現(xiàn)有連桿”，在其下拉列表中選擇“l(fā)nk3”。單擊圖中的“連接桿鏈接”，在右側(cè)點(diǎn)選“現(xiàn)有連桿”，在其下拉列表中選擇“l(fā)nk2”。單擊左側(cè)圖中“輸出連桿”，在右側(cè)點(diǎn)選“現(xiàn)有連桿”，在其下拉列表中選擇“l(fā)nk1”，單擊“完成”，結(jié)果如圖6-11所示。圖6-11“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器-SpotWeld_Gun”對話框6.1.1焊槍的定義（8）在“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器-SpotWeld_Gun”對話框中，單擊“打開關(guān)節(jié)調(diào)整”，彈出“關(guān)節(jié)調(diào)整-SpotWeld_Gun”對話框，如圖6-12所示。鼠標(biāo)左鍵拖動(dòng)滑條移動(dòng)，觀察點(diǎn)焊焊槍的運(yùn)動(dòng)是否正確，單擊“重置(R)”，單擊“關(guān)閉”退出。圖6-12“關(guān)節(jié)調(diào)整-SpotWeld_Gun”對話框6.1.1焊槍的定義（9）在“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器-SpotWeld_Gun”對話框中，單擊“打開姿態(tài)編輯器”工具按鈕，彈出“姿態(tài)編輯器-SpotWeld_Gun”對話框，如圖6-13所示。單擊“新建”，彈出“新建姿態(tài)-SpotWeld_Gun”對話框?！白藨B(tài)名稱”輸入“OPEN”,在“值”文本框中輸入“-120”，單擊“確定”（或按回車鍵），完成姿態(tài)“OPEN”的編輯。重復(fù)上述操作，創(chuàng)建姿態(tài)“CLOSE”（值為0）和姿態(tài)“SEMIOPEN”（值為-60）。圖6-13新建3個(gè)姿態(tài)6.1.1焊槍的定義（10）焊槍姿態(tài)創(chuàng)建完成后，為方便工具定義，創(chuàng)建2個(gè)坐標(biāo)系。單擊“建?！薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“在2點(diǎn)之間創(chuàng)建坐標(biāo)系”，彈出“通過2點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系”對話框，如圖6-14（a）所示，分別選擇兩個(gè)電極帽末端圓心，單擊“確定”，創(chuàng)建TCP坐標(biāo)系fr4。單擊“建?！薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“在圓心創(chuàng)建坐標(biāo)系”，彈出“在圓心創(chuàng)建坐標(biāo)系”對話框，如圖6-14（b）所示，點(diǎn)選圓弧邊緣上3個(gè)點(diǎn)，單擊“確定”，完成基準(zhǔn)坐標(biāo)系fr5的創(chuàng)建。(a）創(chuàng)建TCP坐標(biāo)系fr4

（b）創(chuàng)建基準(zhǔn)坐標(biāo)系fr5圖6-14創(chuàng)建2個(gè)坐標(biāo)系6.1.1焊槍的定義（11）在對象樹中單擊“SpotWeld_Gun”，單擊“建?！薄斑\(yùn)動(dòng)學(xué)設(shè)備”→“工具定義”，彈出“工具定義-SpotWeld_Gun”對話框，如圖6-15所示。“工具類”選擇“焊槍”?！癟CP坐標(biāo)系”設(shè)為“fr4”，“基準(zhǔn)坐標(biāo)系”設(shè)為“fr5”，單擊“確定”，退出“工具定義-SpotWeld_Gun”對話框，完成點(diǎn)焊焊槍工具的定義。圖6-15“工具定義-SpotWeld_Gun”對話框謝

謝LOGO6.2.1焊接路徑的生成LOGO6.2.1焊接路徑的生成

焊接路徑即機(jī)器人的TCP（工具中心點(diǎn)，即焊槍的TCP點(diǎn)）在焊接過程中，在空間經(jīng)過的路線。如圖6-16所示，單擊菜單欄“工藝”，在工具欄中有“規(guī)劃”“離散”“弧焊”“連續(xù)”等多個(gè)分類選項(xiàng)。

PS軟件焊接路徑創(chuàng)建的基本過程大體可分為兩步，即首先創(chuàng)建焊縫或焊點(diǎn)，然后將其投影到工件上，生成機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)路徑。PS提供了多種具體的焊接路徑生成方法，其中比較常用的有3種，即連續(xù)工藝生成器、由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征及投影、創(chuàng)建焊點(diǎn)及投影。圖6-16工藝菜單工具欄1.連續(xù)工藝生成器及投影

單擊菜單欄“工藝”→“連續(xù)”→“連續(xù)工藝生成器”，彈出“連續(xù)工藝生成器”對話框，如圖6-17所示，選擇底面（若焊縫為兩個(gè)相交的側(cè)面，選其中1個(gè)為底面）和側(cè)面，則PS軟件自動(dòng)生成焊縫。藍(lán)色點(diǎn)表示開始點(diǎn)，棕色點(diǎn)表示結(jié)束點(diǎn)。藍(lán)色箭頭表示焊接方向，單擊該箭頭可反向。展開“操作”，可設(shè)置“操作名稱”“機(jī)器人”“工具”和“范圍”。如果勾選“弧焊投影”，則自動(dòng)完成投影。如果不勾選，可單擊“工藝”→“弧焊”→“投影弧焊焊縫”，彈出“投影弧焊焊縫”對話框，如圖6-18所示，單擊“項(xiàng)目”，完成弧焊焊縫投影。投影后，操作樹如圖6-19所示，可將操作加入序列編輯器進(jìn)行仿真。圖6-17“連續(xù)工藝生成器”對話框

圖6-18“投影弧焊焊縫”對話框

圖6-19操作樹2.由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征及投影

該方法有繪制曲線、由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征、投影連續(xù)制造特征三步。其中，繪制曲線的方法有多種。新建零件，單擊菜單欄“建?！薄皫缀误w”→“曲線”，展開“曲線”下拉列表框，如圖6-20（a）所示。(1）基本曲線繪制：可以創(chuàng)建多段線（直線）、圓、曲線、圓弧等基本曲線，也可以繪制邊界上的曲線、相交曲線、投影曲線、偏置曲線，還可對已有的曲線進(jìn)行倒圓角、倒斜角、合并曲線、在相交處拆分曲線等編輯。(2）高級(jí)曲線繪制：包括“創(chuàng)建2D輪廓”、“創(chuàng)建虛曲線”和“創(chuàng)建等參數(shù)曲線”等。其中“創(chuàng)建2D輪廓”對話框如圖6-20（b）所示，添加“對象”，指定投影平面，可由平面上所選對象的投影創(chuàng)建曲線；其中“創(chuàng)建虛曲線”對話框如圖6-20（c）所示，選擇單條或多條“邊”，選擇“創(chuàng)建方法”，設(shè)定參數(shù)，可沿所選邊創(chuàng)建等長的虛曲線（如果將間距設(shè)為“0”，則可沿邊創(chuàng)建實(shí)線）；“創(chuàng)建等參數(shù)曲線”對話框如圖6-20（d）所示，選擇“面”，可使用等參數(shù)法在面上創(chuàng)建曲線，單擊“+U”“-U”“+V”“-V”，可調(diào)整曲線方位。（a）曲線列表

（b）創(chuàng)建2D輪廓

（c）創(chuàng)建虛曲線

（d）創(chuàng)建等參數(shù)曲線圖6-20曲線繪制工具2.由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征及投影

繪制曲線后，單擊“由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征”工具按鈕，彈出“由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征”對話框，如圖6-21所示，在對象樹單擊繪制的曲線將其添加到“源曲線”，可修改“制造特征名稱”，在“制造特征類型”下拉列表中選擇合適的類型，在對象樹中單擊設(shè)定“指派給零件”，單擊“確定”。單擊菜單欄“主頁”→“查看器”→“制造特征查看器”，可在制造特征查看器中查看創(chuàng)建的連續(xù)制造特征，如圖6-22所示。圖6-21由曲線創(chuàng)建連續(xù)制造特征

圖6-22制造特征查看器2.由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征及投影

創(chuàng)建連續(xù)制造特征后，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建連續(xù)操作”，彈出“新建連續(xù)操作”對話框，如圖6-23所示。設(shè)置“名稱”“機(jī)器人”“焊槍”“范圍”，在制造特征查看器中單擊由曲線創(chuàng)建的連續(xù)制造特征，可將其加入“連續(xù)制造特征”列表，設(shè)置“持續(xù)時(shí)間”，單擊“確定”，可創(chuàng)建連續(xù)特征操作。

在操作樹單擊創(chuàng)建的連續(xù)特征操作，單擊菜單欄“工藝”→“連續(xù)”→“投影連續(xù)制造特征”，彈出“投影連續(xù)制造特征”對話框，如圖6-24所示，單擊“項(xiàng)目”，完成連續(xù)制造特征的投影。完成投影后，操作樹如圖6-25所示，可將操作加入序列編輯器進(jìn)行仿真。圖6-24投影連續(xù)制造特征圖6-25操作樹圖6-23新建連續(xù)操作3.創(chuàng)建焊點(diǎn)及投影

連續(xù)工藝生成器、由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征適合弧焊焊接，對點(diǎn)焊焊接，可采用創(chuàng)建焊點(diǎn)、投影焊點(diǎn)、創(chuàng)建焊接操作的方法進(jìn)行仿真。其中，創(chuàng)建焊點(diǎn)主要有“通過坐標(biāo)創(chuàng)建焊點(diǎn)”、“通過選取創(chuàng)建焊點(diǎn)”、“在TCPF上創(chuàng)建焊點(diǎn)”等方法。以“通過選取創(chuàng)建焊點(diǎn)”為例，如圖6-26所示，鼠標(biāo)單擊工件的點(diǎn)焊部位，則在操作樹中將創(chuàng)建多個(gè)焊點(diǎn)。圖6-26通過選取創(chuàng)建焊點(diǎn)3.創(chuàng)建焊點(diǎn)及投影

創(chuàng)建焊點(diǎn)后，需要進(jìn)行焊點(diǎn)投影。單擊菜單欄“工藝”→“離散”→“投影焊點(diǎn)”，彈出“投影焊點(diǎn)”對話框，如圖6-27所示。在操作樹中單擊焊點(diǎn)將其添加到“焊點(diǎn)”列表，在對象樹中單擊待焊接工件將其添加到“零件”列表，勾選“僅投影到近似幾何體上”，單擊“項(xiàng)目”，完成焊點(diǎn)的投影。完成焊點(diǎn)投影后，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建焊接操作”，彈出“新建焊接操作”對話框，如圖6-28所示。設(shè)置“名稱”“機(jī)器人”“焊槍”“范圍”，在操作樹中單擊焊點(diǎn)，可將其加入“焊接列表”，單擊“確定”，可創(chuàng)建焊接操作，可將操作加入序列編輯器進(jìn)行仿真。圖6-27投影焊點(diǎn)

圖6-28新建焊接操作謝

謝LOGO6.3.1焊接軌跡的優(yōu)化LOGO6.3.1焊接軌跡的優(yōu)化

生成焊接路徑并創(chuàng)建連續(xù)特征操作或焊接操作后，可將操作添加到序列編輯器，單擊“正向播放仿真”按鈕進(jìn)行仿真。一般情況下，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)不理想，需要對其進(jìn)行姿態(tài)的優(yōu)化。常用的方法主要有3種。

單個(gè)或多個(gè)位置操控

焊炬對齊

自動(dòng)路徑規(guī)劃器1.單個(gè)或多個(gè)位置操控

單擊選中操作樹中的焊點(diǎn)或過渡位置點(diǎn)，單擊圖形查看器工具欄中的“單個(gè)或多個(gè)位置操控”，彈出“位置操控”對話框，如圖6-29所示。單擊“跟隨模式”，通過旋轉(zhuǎn)或平移，調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)。圖6-29位置操控2.焊炬對齊

對于弧焊，在操作樹中選中操作，單擊菜單欄“工藝”→“弧焊”→“焊炬對齊”，彈出“焊炬對齊”對話框，如圖6-30所示，單擊“跟隨模式”，可調(diào)整機(jī)器人的焊接姿態(tài)。圖6-30焊炬對齊3.自動(dòng)路徑規(guī)劃器

單擊菜單欄“操作”→“編輯路徑”→“自動(dòng)路徑規(guī)劃器”，彈出“自動(dòng)路徑規(guī)劃器”對話框，如圖6-31所示，可檢查各個(gè)焊接點(diǎn)位的狀態(tài)，并能進(jìn)行優(yōu)化。圖6-31自動(dòng)路徑規(guī)劃器謝

謝LOGOLOGO6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真

機(jī)器人導(dǎo)軌也稱為機(jī)器人行走軸、滑臺(tái)、直線導(dǎo)軌、機(jī)器人軌道、地軌等，是工業(yè)機(jī)器人工作站中常用的設(shè)備之一。機(jī)器人安裝在導(dǎo)軌上后，能大大提高機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍，提高工作效率。機(jī)器人導(dǎo)軌一般可設(shè)置為機(jī)器人的外部軸（第7軸），與機(jī)器人本體構(gòu)造完整的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真下面通過具體實(shí)例來說明帶導(dǎo)軌的焊接機(jī)器人工作站仿真方法和流程?！纠?-3】采用PS軟件進(jìn)行帶導(dǎo)軌的弧焊機(jī)器人工作站仿真。操作步驟如下。（1）打開PS軟件，設(shè)置系統(tǒng)根目錄，新建標(biāo)準(zhǔn)模式研究。單擊菜單欄“建?！薄敖M件”→“插入組件”，彈出“插入組件”對話框，在系統(tǒng)根目錄下，按住Ctrl鍵，單擊選中IRB1600機(jī)器人（Irb1600.cojt）、弧焊焊槍（Arcgun.cojt）、導(dǎo)軌（Sliderail.cojt）、焊接工件（Weldpart.cojt），單擊“打開”，完成上述組件的插入，構(gòu)建帶導(dǎo)軌的工業(yè)機(jī)器人弧焊工作站。通過“放置操控器”，將各組件移動(dòng)到合適的位置，如圖6-32所示。圖6-32帶導(dǎo)軌的機(jī)器人弧焊工作站6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（2）在圖形窗口中右擊機(jī)器人本體，在彈出的菜單中單擊“安裝工具”，將弧焊焊槍安裝到機(jī)器人上。右擊機(jī)器人本體，在彈出的菜單中單擊“機(jī)器人調(diào)整”按鈕，或者按“Alt+G”，彈出“機(jī)器人調(diào)整”對話框，拖動(dòng)鼠標(biāo)，觀察機(jī)器人及焊槍是否跟隨運(yùn)動(dòng)，以檢查機(jī)器人定義及焊槍工具安裝是否正確。6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（3）在對象樹中單擊選中導(dǎo)軌“Sliderail”，單擊“設(shè)置建模范圍”。單擊“建?！薄安季帧薄皠?chuàng)建坐標(biāo)系”→“在2點(diǎn)之間創(chuàng)建坐標(biāo)系”，彈出“通過2點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系”，如圖6-33所示，點(diǎn)選導(dǎo)軌滑臺(tái)上部兩條邊的中點(diǎn)，在滑臺(tái)上部的中心創(chuàng)建坐標(biāo)系，按F2重命名為“sliderailbase”。圖6-33通過2點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（4）在對象樹中單擊選中導(dǎo)軌“Sliderail”，創(chuàng)建兩個(gè)連桿“base”（下部滑軌）和“l(fā)ink1”（上部滑臺(tái)），創(chuàng)建水平移動(dòng)關(guān)節(jié)j1，如圖6-34所示。圖6-34定義導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)學(xué)6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（5）在對象樹中單擊選中機(jī)器人“Irb1600”，按“Alt+R”，彈出“重定位”對話框，如圖6-35所示。“從坐標(biāo)系”設(shè)為機(jī)器人的基準(zhǔn)坐標(biāo)系，“到坐標(biāo)系”設(shè)為“sliderailbase”，單擊“應(yīng)用”，將機(jī)器人移動(dòng)到導(dǎo)軌的滑臺(tái)中心。圖6-35“重定位”對話框6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（6）單擊菜單欄“主頁”→“工具”→“附件”→“附加”，彈出“附加”對話框，如圖6-36所示，附加對象選擇機(jī)器人“Irb1600”，“到對象”設(shè)為“l(fā)ink1（上部滑臺(tái)）”，單擊“確定”，將機(jī)器人附加到導(dǎo)軌的滑臺(tái)上。圖6-36“附加”對話框6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（7）在圖形窗口中右擊機(jī)器人本體，在彈出的菜單中單擊“機(jī)器人屬性”，彈出“機(jī)器人屬性”對話框，如圖6-37所示。單擊“外部軸”選項(xiàng)，單擊“添加”，彈出“添加外部軸”，“設(shè)備”選擇導(dǎo)軌，“關(guān)節(jié)”選擇“j1”，單擊“確定”，單擊“關(guān)閉”。圖6-37“機(jī)器人屬性”對話框6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（8）單擊菜單欄“工藝”→“連續(xù)”→“連續(xù)工藝生成器”，彈出“連續(xù)工藝生成器”對話框，如圖6-38所示，選擇“底面集”為焊縫的1個(gè)側(cè)面，選擇“側(cè)面集”為焊縫的另1個(gè)側(cè)面。設(shè)置“操作名稱”“機(jī)器人”“工具”和“范圍”，單擊“確定”，創(chuàng)建弧焊連續(xù)工藝。單擊“工藝”→“弧焊”→“投影弧焊焊縫”，彈出“投影弧焊焊縫”對話框，如圖6-39所示，單擊“項(xiàng)目”，完成弧焊焊縫的投影，操作樹如圖6-40所示。圖6-38“連續(xù)工藝生成器”對話框

圖6-39“投影弧焊焊縫”對話框圖6-40操作樹6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（9）在操作樹中單擊選中第1個(gè)位置點(diǎn)“Arc_Robotic_Op_1_ls1”，單擊菜單欄“機(jī)器人”→“離線編程”→“設(shè)置外部軸值”按鈕，彈出“設(shè)置外部軸值”對話框，如圖6-41所示。單擊左下角的“跟隨模式”按鈕，勾選“Sliderail-j1”，在“接近值”中輸入“-1500”，按回車，機(jī)器人移動(dòng)到第1個(gè)位置點(diǎn)。單擊“導(dǎo)航至位置”右側(cè)的“下一位置”按鈕，設(shè)置“接近值”為0。繼續(xù)單擊“下一位置”按鈕，設(shè)置“接近值”為1000。繼續(xù)單擊“下一位置”按鈕，設(shè)置“接近值”為1500，單擊“關(guān)閉”，完成外部軸值的設(shè)置。右擊導(dǎo)軌，在彈出的菜單中單擊“初始位置”，使導(dǎo)軌恢復(fù)初始位置。6-41“設(shè)置外部軸值”對話框6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（10）在操作樹中右擊弧焊操作“Arc_Robotic_Op”，在彈出的菜單中單擊“設(shè)置當(dāng)前操作”，或按“Shift+S”，將操作加入序列編輯器進(jìn)行仿真。單擊“正向播放仿真”按鈕，觀察到機(jī)器人姿態(tài)不理想，需要進(jìn)行優(yōu)化。在操作樹中單擊選中第1個(gè)位置點(diǎn)“Arc_Robotic_Op_1_ls1”，單擊菜單欄“工藝”→“弧焊”→“焊炬對齊”，彈出“焊炬對齊”對話框，如圖6-42所示，單擊“跟隨模式”，拖動(dòng)鼠標(biāo)調(diào)整機(jī)器人至合適姿態(tài)。

圖6-42“焊炬對齊”對話框6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（11）按住“Ctrl”鍵，在操作樹中單擊“Arc_Robotic_Op_1_ls2”

“Arc_Robotic_Op_1_ls3”

“Arc_Robotic_Op_1_ls4”，單擊菜單欄“操作”→“編輯路徑”→“對齊位置”，彈出“對齊位置”對話框，如圖6-43所示。在操作樹中單擊“Arc_Robotic_Op_1_ls1”，將其添加到“將所選位置對齊到”輸入框，單擊“確定”，完成姿態(tài)的調(diào)整。圖6-43“對齊位置”對話框6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（12）在操作樹中單擊選中第1個(gè)位置點(diǎn)“Arc_Robotic_Op_1_ls1”，單擊“操作”→“添加位置”→“在前面添加位置”，彈出“機(jī)器人Irb1600無法到達(dá)位置via”對話框，單擊“確定”，彈出“機(jī)器人調(diào)整：Irb1600”對話框，單擊“關(guān)閉”，添加新位置“via”。在操作樹中單擊選中“via”，單擊菜單欄“機(jī)器人”→“離線編程”→“設(shè)置外部軸值”按鈕，彈出“設(shè)置外部軸值”對話框，勾選“Sliderail-j1”，在“接近值”中輸入“-1500”，按回車，單擊“關(guān)閉”。在操作樹中單擊選中“via”，單擊圖形查看器工具欄中的“單個(gè)或多個(gè)位置操控”，彈出“位置操控”，單擊“跟隨模式”，單擊平移“Z”軸，輸入“100”，按回車鍵，單擊“關(guān)閉”。6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（13）在操作樹中單擊選中最后位置點(diǎn)“Arc_Robotic_Op_1_ls4”，單擊“操作”→“添加位置”→“在后面添加位置”，彈出“機(jī)器人Irb1600無法到達(dá)位置via1”對話框，單擊“確定”，彈出“機(jī)器人調(diào)整：Irb1600”對話框，單擊“關(guān)閉”，添加新位置“via1”。在操作樹中單擊選中“via1”，單擊菜單欄“機(jī)器人”→“離線編程”→“設(shè)置外部軸值”按鈕，彈出“設(shè)置外部軸值”對話框，勾選“Sliderail-j1”，在“接近值”中輸入“1500”，按回車，單擊“關(guān)閉”。在操作樹中單擊選中“via1”，單擊圖形查看器工具欄中的“單個(gè)或多個(gè)位置操控”，彈出“位置操控”，單擊“跟隨模式”，單擊平移“Z”軸，輸入“100”，按回車鍵，單擊“關(guān)閉”。6.4.1帶導(dǎo)軌的焊接工作站仿真（14）將機(jī)器人和導(dǎo)軌恢復(fù)為初始位置后，在操作樹中單擊選中“via1”，單擊“操作”→“添加位置”→“添加當(dāng)前位置”，按F2，將新位置重命名為“home”。此時(shí)，操作樹如圖6-44所示。在操作樹中單擊選中“home”，單擊菜單欄“機(jī)器人”→“離線編程”→“設(shè)置外部軸值”按鈕，彈出“設(shè)置外部軸值”對話框，勾選“Sliderail-j1”，在“接近值”中輸入“0”，按回車，單擊“關(guān)閉”。在序列編輯器中單擊“正向播放仿真”按鈕，觀察仿真效果，完成帶導(dǎo)軌的弧焊機(jī)器人工作站仿真。圖6-44操作樹謝

謝LOGOLOGO任務(wù)6.5帶變位機(jī)的焊接工作站仿真6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真

對于比較復(fù)雜的零件焊接，僅通過調(diào)整機(jī)器人的姿態(tài)難以實(shí)現(xiàn)理想的焊接，為了降低機(jī)器人焊接操作的難度，提高焊接的效率，常采用變位機(jī)調(diào)整焊接工件的姿態(tài)，配合機(jī)器人完成焊接。6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真

下面通過具體實(shí)例來說明帶變位機(jī)的焊接工作站仿真的方法和流程。【例6-4】采用PS軟件進(jìn)行帶變位機(jī)的弧焊機(jī)器人工作站仿真。操作步驟如下。圖6-45帶變位機(jī)的機(jī)器人弧焊工作站6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真【例6-4】采用PS軟件進(jìn)行帶變位機(jī)的弧焊機(jī)器人工作站仿真。操作步驟如下。（1）打開PS軟件，設(shè)置系統(tǒng)根目錄，新建標(biāo)準(zhǔn)模式研究。單擊菜單欄“建?！薄敖M件”→“插入組件”，彈出“插入組件”對話框，在系統(tǒng)根目錄下，按住Ctrl鍵，單擊選中IRB1600機(jī)器人（Irb1600.cojt）、弧焊焊槍（Arcgun.cojt）、機(jī)器人底座（Base.cojt）、變位機(jī)（Positioner.cojt）、焊接工件（Part.cojt），單擊“打開”，完成上述組件的插入，構(gòu)建帶導(dǎo)軌的工業(yè)機(jī)器人弧焊工作站。6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（2）采用“通過2點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系”在機(jī)器人底座上部中心點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系fr1,在焊接工件底面中心點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系fr2，采用“通過6個(gè)值創(chuàng)建坐標(biāo)系”在變位機(jī)的轉(zhuǎn)盤上部中心點(diǎn)創(chuàng)建坐標(biāo)系fr3。通過重定位，將機(jī)器人移動(dòng)到底座中心點(diǎn)，將焊接工件移動(dòng)到轉(zhuǎn)盤中心點(diǎn)，如圖6-45所示。將弧焊焊槍安裝到機(jī)器人上，檢查機(jī)器人定義及焊槍工具安裝是否正確。圖6-45帶變位機(jī)的機(jī)器人弧焊工作站6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（3）在對象樹中單擊選中變位機(jī)“Positioner”，單擊“設(shè)置建模范圍”，單擊“運(yùn)動(dòng)學(xué)編輯器”，如圖6-46所示，創(chuàng)建3個(gè)連桿“base”（底座和電機(jī)架）、“l(fā)ink1”（擺臂）和“l(fā)ink2”（轉(zhuǎn)臺(tái)），創(chuàng)建旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)j1和旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)j2。圖6-46定義變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（4）在對象樹中單擊選中焊接工件“Part”，單擊“設(shè)置建模范圍”。單擊菜單欄“建模”→“幾何體”→“曲線”→“創(chuàng)建多段曲線”，如圖6-47所示。在1點(diǎn)和2點(diǎn)、在2點(diǎn)和3點(diǎn)、在3點(diǎn)和4點(diǎn)之間創(chuàng)建3條直線（注意分別創(chuàng)建）。單擊菜單欄“建?！薄皫缀误w”→“創(chuàng)建點(diǎn)”→“在2點(diǎn)之間創(chuàng)建點(diǎn)”，在1點(diǎn)和4點(diǎn)中間創(chuàng)建點(diǎn)5。圖6-47繪制曲線6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（4）單擊菜單欄“建?！薄皫缀误w”→“曲線”→“創(chuàng)建圓弧”，以點(diǎn)5為中心點(diǎn)，以點(diǎn)4為起點(diǎn)，以點(diǎn)1為終點(diǎn)，創(chuàng)建圓弧。單擊菜單欄“建?！薄皫缀误w”→“曲線”→“倒圓角”，彈出“倒圓角”對話框，“從曲線”和“到曲線”選擇2條相鄰的直線，“半徑”輸入10，勾選“刪除原始實(shí)體”，單擊“確定”，完成倒圓角操作。重復(fù)倒圓角操作，創(chuàng)建另外2條相鄰直線間的圓角。在對象樹中按住“Ctrl”，單擊選中圓弧曲線“Arc1”和到圓角后得到的曲線“Fillet_1”，單擊“建?！薄皫缀误w”→“曲線”→“合并曲線”，彈出“合并曲線”對話框，勾選“刪除原始實(shí)體”，單擊“確定”，完成曲線的合并，獲得曲線“Curve”。圖6-47繪制曲線6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（5）在對象樹中單擊選中繪制的曲線“Curve”，單擊“由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征”工具按鈕，彈出“由曲線創(chuàng)造連續(xù)制造特征”對話框，如圖6-48所示?！爸概山o零件”為焊接工件“Part”，單擊“確定”。單擊菜單欄“主頁”→“查看器”→“制造特征查看器”，可在制造特征查看器中查看創(chuàng)建的連續(xù)制造特征“Curve”，如圖6-49所示。圖6-48由曲線創(chuàng)建連續(xù)制造特征圖6-49制造特征查看器6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（6）在對象樹中將曲線“Curve”隱藏，在“制造特征查看器”中單擊選中“Curve”，單擊菜單欄“工藝”→“連續(xù)”→“指示接縫起點(diǎn)”，彈出“指示接縫起點(diǎn)”對話框，如圖6-50所示，設(shè)置“起點(diǎn)”和“經(jīng)由方向點(diǎn)”，單擊“確定”。圖6-50指示接縫起點(diǎn)6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（7）在操作樹中單擊選中“操作”，單擊菜單欄“操作”→“創(chuàng)建操作”→“新建操作”→“新建連續(xù)特征操作”，彈出“新建連續(xù)操作”對話框，如圖6-51所示。設(shè)置“名稱”“機(jī)器人”“焊槍”“范圍”，在制造特征查看器中單擊“Curve”，將其加入“連續(xù)制造特征”列表，單擊“確定”，創(chuàng)建連續(xù)特征操作。圖6-51新建連續(xù)操作6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（8）在操作樹單擊“Cont_Robotic_Op”，單擊菜單欄“工藝”→“弧焊”→“投影弧焊焊縫”，彈出“投影弧焊焊縫”對話框，如圖6-52所示。雙擊制造特征“Curve”，彈出“編輯制造特征數(shù)據(jù)”對話框，在“投影到”右側(cè)單擊選中“面”，如圖6-53所示。圖6-52投影弧焊焊縫圖6-53編輯制造特征數(shù)據(jù)注意：“投影連續(xù)制造特征”和“投影弧焊焊縫”在功能上接近，但后者可以設(shè)置投影的底面和側(cè)面，而前者不能。因此，對于寫字等應(yīng)用場景可以用“投影連續(xù)制造特征”，而弧焊應(yīng)用場景應(yīng)該用“投影弧焊焊縫”，否則焊槍的姿態(tài)不合理，后續(xù)調(diào)整工作量大。6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（8）單擊“底面”右側(cè)的“面選擇”按鈕，彈出“面選擇對話框”，選擇如圖6-54（a）所示的底面，單擊“確定”。單擊“側(cè)面”右側(cè)的“面選擇”按鈕，彈出“面選擇對話框”，選擇如圖6-54（b）所示的4個(gè)側(cè)面，單擊“確定”。在“編輯制造特征數(shù)據(jù)”對話框在單擊“確定”。在“投影弧焊焊縫”對話框中單擊“項(xiàng)目”，單擊“關(guān)閉”，完成焊縫的投影。（a）選擇底面

（b）選擇側(cè)面圖6-54選擇焊縫的底面和側(cè)面6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（9）完成焊縫投影后，操作樹如圖6-55所示，單擊選中“Cont_Robotic_Op”，按“Shift+S”將操作加入序列編輯器進(jìn)行仿真。單擊“正向播放仿真”按鈕，觀察機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)，對姿態(tài)進(jìn)行優(yōu)化。在操作樹中單擊選中第1個(gè)位置點(diǎn)“Curve_ls1”，單擊菜單欄“工藝”→“弧焊”→“焊炬對齊”，彈出“焊炬對齊”對話框，如圖6-56所示，單擊“跟隨模式”，拖動(dòng)鼠標(biāo)調(diào)整機(jī)器人至合適姿態(tài)，單擊“下一位置”，調(diào)整其余位置點(diǎn)的機(jī)器人姿態(tài)。圖6-55操作樹圖6-56焊炬對齊6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（10）在操作樹中單擊選中第1個(gè)位置點(diǎn)“Curve_ls1”，單擊“操作”→“添加位置”→“在前面添加位置”，彈出“機(jī)器人調(diào)整：Irb1600”對話框，單擊平移“Z”軸，輸入“100”，按回車鍵，單擊“關(guān)閉”，添加新位置“via”。在操作樹中單擊選中最后位置點(diǎn)“Curve_ls13”，單擊“操作”→“添加位置”→“在后面添加位置”，彈出“機(jī)器人調(diào)整：Irb1600”對話框，單擊平移“Z”軸，輸入“100”，按回車鍵，單擊“關(guān)閉”，添加新位置“via1”。6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（11）單擊菜單欄“主頁”→“工具”→“附件”→“附加”，彈出“附加”對話框，如圖6-57所示，附加對象選擇焊接工件“Part”，“到對象”設(shè)為變位機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)“l(fā)ink2”，單擊“確定”，將焊接工件附加到變位機(jī)轉(zhuǎn)臺(tái)上。圖6-57“附加”對話框6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（12）在圖形窗口中右擊機(jī)器人本體，在彈出的菜單中單擊“機(jī)器人屬性”，彈出“機(jī)器人屬性”對話框，如圖6-58所示。單擊“外部軸”選項(xiàng)，單擊“添加”，彈出“添加外部軸”，“設(shè)備”選擇變位機(jī)“Positioner”，“關(guān)節(jié)”選擇“j1”，單擊“確定”。再次單擊“添加”，彈出“添加外部軸”，“設(shè)備”選擇變位機(jī)“Positioner”，“關(guān)節(jié)”選擇“j2”，單擊“確定”，單擊“關(guān)閉”。圖6-58為機(jī)器人添加外部軸6.5.1帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（13）在操作樹中單擊選中位置點(diǎn)“Curve_ls1”，單擊菜單欄“機(jī)器人”→“離線編程”→“設(shè)置外部軸值”按鈕，彈出“設(shè)置外部軸值”對話框，如圖6-59所示，單擊“跟隨模式”按鈕，勾選“Positioner-j1”，在“接近值”中輸入“45”，按回車。單擊“下一位置按鈕”，分別設(shè)置其余位置點(diǎn)的外部軸值，如“Curve_ls2”（Positioner-j1:45）、“Curve_ls3”（Positioner-j1:45）、“Curve_ls4”（Positioner-j1:45）、“Curve_ls5”（Positioner-j1:45）、“Curve_ls6”（Positioner-j1:45）、“Curve_ls7”（Positioner-j1:45）、“Curve_ls8”（Positioner-j1:0,Positioner-j2:90）、“Curve_ls9”（Positioner-j1:-45）、“Curve_ls10”（Positioner-j1:-45）、“Curve_ls11”（Positioner-j1:0）、“Curve_ls12”（Positioner-j1:0）、“Curve_ls13”（Positioner-j1:0），上述外部軸值可根據(jù)實(shí)際情況修改。圖6-59設(shè)置外部軸值任務(wù)6.5帶變位機(jī)的焊接工作站仿真（14）將機(jī)器人和變位機(jī)恢復(fù)為初始位置，在序列編輯器中單擊“正向播放仿真”按鈕，觀察仿真效果，完成帶變位機(jī)的弧焊機(jī)器人工作站仿真。謝

謝LOGOLOGO任務(wù)6.6工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)焊集成系統(tǒng)仿真6.6.1工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)焊集成系統(tǒng)仿真

點(diǎn)焊是指焊接時(shí)利用柱狀電極，在兩塊搭接工件接觸面之間形成焊點(diǎn)的焊接方法。點(diǎn)焊時(shí)，先加壓使工件緊密接觸，隨后接通電流，在電阻熱的作用下工件接觸處熔化，冷卻后形成焊點(diǎn)。點(diǎn)焊機(jī)器人廣泛應(yīng)用在汽車制造、不銹鋼管道、板材、船舶制造等領(lǐng)域。6.6.1工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)焊集成系統(tǒng)仿真下面通過具體實(shí)例來說明工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)焊工作站的仿真方法和流程?！纠?/p>