焊接机器人编程技术.ppt

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1、焊接機器人編程技術一機器人概述 1.工業機器人的定義和分代概念 國際標準化組織的定義工業機器人是一種可重復編程和多功能的用來搬運材料零件工具的機器手或能執行不同任務面具有可改變和可編程的專門系統。 工業機器人就其發展可分為三代 第一代機器人具有示教再現對環境的變化沒有應變能力。 第二代機器人在示教再現的機器人上加感覺系統如視覺力覺觸覺等。對環境有一定的適應能力。 第三代機器人即智能機器人它能理解人的命令。感知周圍的環境識別操作的對象并自行規劃操作順序以完成賦予的任務。 2.工業機器人主要名詞術語 a 機器手(Manipulator):具有和人臂相似的功能可在空間抓放物體或進行其它操作的機械裝置

2、。 b 驅動器(actuator):將電能或流體能轉化成機械能的動力裝置。 c 工作空間(Working Space)機器人在執行任務時其腕軸交點能在空間活動的範圍。 d 工作原點(Work Origin):機器人工作空間的基準點。 e 速度(Velocity):機器人在額定條件下勻速運動過程中工具中心點在單位時間內所移動的距離或轉動角度。 f 額定負載(Rated load):機器人在限定的操作條件下其機器接口處能承受的最大負載用質量或力矩表示。 g 重復位姿精度(Pose Repeatability):機器人在同一條件下用同一方法操作時重復n次所測得的位姿一致度。 h 存儲容量(Memor

3、y capacity):計算機存儲裝置中可存儲的位置順序速度等信息的容量通常用時間或位置點數來表示。 I 外部檢測功能(External Measuring Ability):機器人所具備對外界物體狀態和環境狀況的檢測能力。 j 內部檢測功能(Internal Measuring Ability): 機器人對本身的位置速度等狀態的檢測能力。 k 自診斷功能(Self Diagnosis Ability): 機器人判斷本身全部或部分狀態是否處於正常的能力。二.機器人的基本構成 1.機器手 機械手是機器人的操作部分由它直接帶動末端操作器(如焊槍點焊鉗)實現各種運動和操作又稱為操作機。它的結構多樣完

4、全根據任務需要而定現有的工業機器手主要結構形式有三種 a.機床式 結構類似機床其達到空間位置的三個運動(XYZ)是由直線運動構成其末端操作器的姿態由旋轉過去構成。主要用於簡易和專用焊接機器人。 b.全面關節式 結構類似人的腰部和手部其位置和姿態全部由旋轉運動構成。目前的焊接機器人屬這種結構。 c.平面關節式 平面關節機器手的機構特點是上下運動由直線運動構成其它運動由旋轉運動構成。這種這種結構在垂直方向剛度大水平方向又十分靈活適合以插裝為主的裝配作業。 機械手的結構雖然多種多樣但都是由常用機構組成。以上圖為例它都 是由機座軸(四個五個或六軸)及末端操作器組成。每一軸都由一台伺服電機驅動目前機器人

5、采用的電機驅動器可分為以下几類 a.步進電機驅動器大多用於精度較低的經濟型工業機器人。 b.直流電機伺服系統驅動器 精度高變速範圍大動態性能好是目前機器人的主要驅動方式。 c.交流電機驅動器 具有直流伺服系統的全部優點而且取消了換相炭刷不需要定期更換炭刷大大延長了機器人的維修周期正在推廣中。 2.控制柜 控制柜是機器人的核心部件它實施機器人的全部控制信息處理和對機械手的運動控制。a.示教器(Teach pendant) 示教器是人機信息交換界面通過它可以操縱機械手動作編程修改機器內部參數。 b.操作面板(Operators panel) c.軟驅(Disk drive)三點焊接機器人 點焊機器

6、人雖然有多種結構形式但大體上都可以分為三大組成部分即機器人本體點焊焊接系統及控制系統。 目前應用較廣的點焊機器人其本體形式為直角坐標簡易型及全關節型。前者可具有13自由度焊件及點焊位置受到限製後者具有 56個自由度分DC伺服和AC伺服兩種形式能在可達到的工作區間內任意調整焊鉗姿態以適應多種形式結構的焊接。 1.點焊機器人系統 焊接系統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。 點焊機器人焊鉗 從用途上可分為C型和X型兩種C型焊鉗用於點垂直及近似於垂直傾斜位置的焊縫X型焊鉗則主要用於點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構關系上右將焊鉗分為分離式內藏式和一

7、體式三種形式。 點焊機器人對焊接系統的要求 a.應采用具有浮動加壓裝置的專用焊鉗焊鉗重量要輕可具有長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.一體式焊鉗的重心應設計在固定法盤的軸心線上。 c.焊接控制系統應能對焊接過程中的各種故障進行自診斷及自保護。 3.點焊機器人的選擇 在選用或引進點焊機器人時必須注意以下几點 a. 必須使點焊機器人實際可達到的工作空間大於焊接所需的工作空間。 b. 按工件形狀種類焊縫位置選用焊鉗。 c.應選內存容量大示教功能全。控制精度高的點焊機器人。 四.弧焊機器人 1. 弧焊機器人的選擇 弧焊用的工業機器人通常有五個自由度以 上具有六個自由度的機器人可

8、以保証焊槍的任意空間軌跡和姿態。直線運動速度可達1m/s以上重復定位精度可達0.2mm可以通過示教和再現方式或編程方式工作。還應具有焊槍的擺動功能以滿足焊接工藝要求。 五.焊接機器人主要技術指標 焊接機器人的主要技術指標可分兩大部分機器人的通用指標和焊接機器人的專門指標。 1.機器人的通用指標 a.自由度數 反映機器人靈活性的重要指標。一般說來有三個自由度就可達到機器人工作空間任何一點但焊接機器人一般要5個以上自由度。 b.負載 指機器人末端能承受的額定載荷。弧焊機器人要求的負載一般為510kg點焊機器人要求的負載一般為4090kg。 c.工作空間 廠家所給出的工作空間是機器人未裝任何末端操作

9、器情況下的最大可達空間。但應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實際可焊接空間會比廠家給出的小。 d.最大速度 是在生產中影響生產效率的重要指標。一般來說11.5m/s已能滿足要求。 e.重復定位精度 這是機器人最重要的指標之一。對弧焊機器人應小於焊絲直徑的一半即0.20.4毫米對點焊機器人也應小於焊鉗直徑的一半以下即12mm。 f.自診斷功能 指機器人對主要元器件主要功能模塊進行自動檢查故障報警故障部位顯示的功能。它對保証機器人快速維修和進行保障 非常重要。它是評價機器人完善程度的主要指標之一。 g.自保護和安全保障功能 指機器人在受外界影響時所能做出的安全措施。它起到機器

10、人預防傷人傷物作用。 2.焊接機器人專用技術指標 a.擺動功能 指焊槍在焊接過程中沿焊縫作一定規律的擺動。這對弧焊機器人尤其重要它關系到弧焊機器人的工藝性能。擺動功能的最佳選擇是能在空間(X-Y-Z)範圍內任意設定擺動方式和參數。 b.焊接工藝故障自檢和自處理功能 指機器人對常見的焊接工藝故障如弧焊的粘絲斷絲點焊的粘電極等做出檢出并實時自動停車報警的功能。 c.引弧和收弧功能 為確保焊接質量需要變參數在機器人焊接中在示教時應能設定和修改這是弧焊機器人不可少的功能。 六.焊接機器人編程知識 1.編程窗口 機器人的程序編寫有兩個途徑第一是直接在示教器上編寫。第二是在電腦上通過機器人的專用軟件編寫然

11、後通過網絡傳送給機器人。一般來說在電腦上編寫是為了作模擬實際的生產是通過在生產現場用示教器操作。 上圖是示教器的示意圖編程主要通過調用各種指令完成。一個簡單的應用程序主要由三個不同的部分組成一個主程序几個子程序程序 數據。2.編程的主要指令 a.基本運動指令 MoveL p1, v100, z10, tool1; 這是指示機器人作直線(Linear)運動的指令相近的還有MoveJ(關節軸運動) MoveC(圓周運動)。 p1 目標位置點 v100機器人的運動速度 z10規定在轉彎區尺寸 tool1工具中心點。(TCP) b.輸入輸出群指令 do 指機器人的輸出信號 di 指機器人的輸入信號。

12、Set do1: 將一個輸出信號賦值為1 Reset do1將一個輸出信號賦值為0 Wait DI di1/maxtime:=5/Timeflag:=flag1:等侍輸入信號di1值為1. C.通信指令(人機對話) TP ERASE : 清屏指令 TP WRITE : 書寫指令 TP WRITE “ABB”: 顯示ABB TP WRITE ABB: 顯示所賦予ABB的值。 TP Read num”reg”: 在示教板上賦予機器人變量數據。 Wait Time 3:等待3秒再執行下一行指令。 d.程序流程指令 IF 判斷執行指令 IF THEN 符合 條件 “Yes-part1” 執行“Yes-

13、part1” 指令 ELSEIF THEN 符合 條件 “Yes-part2” 執行“Yes-part2” 指令 ELSE 不符合 條件 “Not-part” 執行“Not-part” 指令。 ENDIF e.焊接指令 ArcLOn, p1, v100,sm1, wd1, wv, fine,torch; ArcLc, p2, p3 v100,sm2, wd3, wv2, z1,torch; ArcLOff, p1, v100,sm3, wd3, wv, fine,torch; ArcLOn(Off)焊接起弧(收弧) sm焊接起弧收弧參數 wd焊接參數 wv擺弧參數 3. 完整的焊接程序 MoveL p0, v100, z10, torch; ArcLOn, p1, v10,sm1, wd1, wv, fine,torch; ArcL, p2, v10,sm1, wd1, wv, z1,torch; ArcC, p3, p4 v10,sm2, wd3, wv2, z1,torch; ArcLOff, p5, v10,sm3, wd3, wv, fine,torch; MoveL p6, v100, z10, torch;