CAD導(dǎo)航的焊接機(jī)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(huì)多樣化和個(gè)性化需求，多品種、小批量生產(chǎn)模式成為了主流，這對(duì)機(jī)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(jī)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(dòng)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(duì)焊接加工提供有效的技術(shù)支持，對(duì)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(bǔ)這一缺陷。因

2、此，本文在三維CAD軟件平臺(tái)上，進(jìn)行了焊接機(jī)器人離線編程系統(tǒng)開發(fā)研究。主要研究?jī)?nèi)容如下:
　　根據(jù)焊接機(jī)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(jī)器人離線編程系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)器人加工代碼生成等模塊。
　　系統(tǒng)圖形環(huán)境建模包括機(jī)器人、變位裝置和焊接工具等建模，其中機(jī)器人建模通過對(duì)機(jī)器人實(shí)體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析以及基于D-H桿件坐標(biāo)系變換理論進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析，建立了與實(shí)

3、體機(jī)器人對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)模型。由此在SolidWorks中創(chuàng)建了焊接機(jī)器人模型環(huán)境，MATLAB機(jī)器人工具箱驗(yàn)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(gè)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(diǎn)，以及路徑生成特點(diǎn)，對(duì)CAD模型的特征工藝點(diǎn)的位姿計(jì)算方法展開研究，采用CAD導(dǎo)航建立焊縫路徑關(guān)鍵點(diǎn)位姿矩陣的方法進(jìn)行焊接路徑規(guī)劃。通過CAD模型拓?fù)湫畔⒌奶崛∨c運(yùn)算將焊縫轉(zhuǎn)化成機(jī)器人直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)模式

4、的關(guān)鍵路徑點(diǎn)，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(diǎn)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(jī)器人加工代碼的生成、變位機(jī)構(gòu)調(diào)整焊縫位姿和焊槍姿態(tài)調(diào)整提供了一個(gè)工藝加工規(guī)劃數(shù)據(jù)。
　　基于上述研究，利用VC++對(duì)SolidWorks的二次開發(fā)創(chuàng)建了一個(gè)基于CAD導(dǎo)航的焊接機(jī)器人離線編程系統(tǒng)。系統(tǒng)的編程測(cè)試、運(yùn)動(dòng)仿真和機(jī)器人程序?qū)嶋H運(yùn)行結(jié)果表明，CAD導(dǎo)航能準(zhǔn)確有效的實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)器