KR210机器人雕刻系统

Rev.27C1M212C4575F机器人控制器RC90 / RC90-B(EPSON RC+ 7.0)机器人控制器RC90 / RC90-B (EPSON RC+ 7.0)Rev.27 ii机器人控制器RC90 / RC90-B(EPSON RC+ 7.0)Rev.27Copyright © 2013-2021 SEIKO EPSON CORPORATION. All rights reserved.RC90 / RC90-B (EPSON RC+ 7.0) Rev.27i前言感谢您购买本公司的机器人系统。

本手册记载了正确使用示教器所需的事项。

使用系统之前，请阅读本手册与相关手册，正确地进行使用。

阅读之后，请妥善保管，以便随时取阅。

保修本机及其选装部件是经过本公司严格的质量控制、测试和检查，并在确认性能满足本公司标准之后出厂交付的。

在交付产品的保修期内，本公司仅对正常使用时发生的故障进行免费修理。

(有关保修期方面的信息，请与当地销售商联系。

)但在以下情况下，将对客户收取修理费用（即使发生在保修期内）：1. 因不同于使用说明书内容的错误使用以及使用不当而导致的故障与损伤。

2. 客户擅自改造或拆卸造成的故障。

3. 因调整不当/擅自修理而导致的损坏。

4. 因地震、洪水等自然灾害导致的损坏警告、注意、使用：1. 如果机器人或相关设备的使用超出本手册所述的使用条件及产品规格，将导致保修无效。

2. 本公司对因未遵守本手册记载的“警告”与“注意”而导致的任何故障或事故，甚至是人身伤害或死亡均不承担任何责任，敬请谅解。

3. 本公司不可能完全预见危险与故障发生的所有状况，此可预见性存在局限性。

因此，本手册不能警告用户所有可能的危险。

ii RC90 / RC90-B (EPSON RC+ 7.0) Rev.27商标Microsoft、Windows、Windows 图标是美国Microsoft Corporation 在美国及其他国家的注册商标或商标。

KUKAKRC2机器人焊机配置说明一、概述KUKAKRC2机器人焊机是一款高效、精确、可靠的自动化焊接设备，专为满足工业生产中的复杂焊接需求而设计。

通过精心的硬件和软件配置，这款焊机能够实现高质量的焊接效果，提高生产效率，并降低人工成本。

以下是KUKAKRC2机器人焊机的详细配置说明。

二、主要特点1、高精度：采用高精度伺服电机和先进的运动控制系统，可以实现精确的焊接位置和焊接速度控制，从而提高焊接质量。

2、灵活性强：支持多种不同的焊接方法和工艺，包括熔化极气体保护焊（MIG）、钨极气体保护焊（TIG）和等离子切割等。

3、稳定可靠：采用高品质的硬件和软件组件，具备高度的稳定性和可靠性，确保长时间的连续生产。

4、人性化操作：配备直观的操作界面和远程控制功能，使操作更加简单方便，降低操作难度。

三、硬件配置1、控制系统：采用先进的伺服电机驱动系统和运动控制器，实现高精度、高速度的焊接控制。

2、焊接电源：配备多种焊接电源，包括MIG/TIG电源等离子切割电源等，满足不同的焊接需求。

3、机械臂：采用高刚性机械臂，确保长时间稳定运行，提高焊接精度。

4、防护装置：配备完善的防护装置，如光幕传感器、安全门锁等，确保操作安全。

5、焊接传感器：内置焊接传感器，自动检测并调整焊接参数，保证焊接质量。

四、软件配置1、焊接程序：预装多种焊接程序，包括直线、圆弧、多边形等常见形状的焊接程序，方便用户快速编程。

2、参数设置：提供直观的参数设置界面，用户可以根据不同的材料和厚度调整焊接参数，实现最佳的焊接效果。

3、远程监控：支持远程监控功能，用户可以通过网络实时查看焊接过程和焊接结果。

4、故障诊断：具备故障诊断功能，当设备出现故障时，系统会自动提示故障原因，方便用户快速排查问题。

5、数据库管理：内置数据库管理系统，可以保存和查询焊接历史记录，方便用户对焊接过程进行分析和优化。

五、操作界面KUKAKRC2机器人焊机配备直观的操作界面，方便用户快速掌握设备操作。

2020控制系统操作手册20.06纳博特目录第2章安全注意事项 (15)注意事项 (15)第3章产品组装 (16)3.1示教盒安装 (16)3.2控制柜安装 (16)3.2.1线缆要求 (17)3.2.2布线要求 (18)3.2.3接地要求 (18)3.2.4接线注意事项 (19)第4章新机器人配置步骤 (20)第5章机器人的坐标系与轴操作 (26)5.1控制组与坐标系 (26)5.1.1坐标系 (26)坐标系与轴操作 (27)5.1.2关节坐标系 (27)5.1.3直角坐标系 (28)5.1.4工具坐标系 (29)5.1.5用户坐标系 (30)5.2外部轴 (33)第6章示教器按键与界面简介 (34)6.1T20示教器物理按键 (34)6.2T30示教器物理按键 (35)6.3操作系统简介 (37)6.3.1基本说明 (37)6.3.2状态介绍 (37)6.4界面介绍 (38)6.4.1主页 (38)6.4.2用户 (39)6.4.3设置 (41)6.4.4用户坐标标定 (43)6.4.5系统设置 (44)6.4.6远程程序设置 (48)6.4.11Modbus设置 (69)6.4.12后台任务 (71)6.4.13网络设置 (72)6.4.14数据上传 (73)6.4.15程序自启动 (73)6.4.16操作参数 (74)6.4.17工艺 (75)6.4.18变量 (103)6.4.19状态 (105)6.4.20工程 (107)6.4.21程序 (108)6.4.22日志 (109)6.4.23监控 (110)第7章机器人示教与运行 (111)7.1机器人准备 (111)7.1.1开机与安全确认 (111)7.1.2示教器准备 (111)7.2点动操作 (111)7.2.1示教速度调节 (112)7.2.2坐标系说明与切换 (112)7.2.3点动操作 (113)7.3程序编写 (113)7.3.1程序新建/打开/删除/重命名/复制 (113)7.3.2指令操作 (118)7.3.3指令说明（指令规范） (122)7.4程序运行 (142)7.4.1示教模式 (143)7.4.2运行模式 (143)7.4.3远程模式 (143)7.4.4从当前行运行 (145)7.5.4远程IO速度修改方式 (147)第8章工具手与用户坐标 (149)8.1工具手标定 (149)8.1.1工具坐标系 (149)8.1.2TCP:TOOL CENTER POINT,即工具中心点 (149)8.1.3工具坐标系特点 (150)8.1.4工具手参数设置 (151)8.1.57点标定 (152)8.1.612/15点标定 (156)8.1.720点标定 (161)8.1.82点标定 (162)8.2用户坐标系 (163)8.2.1用户坐标系作用 (164)8.2.2用户坐标参数设置 (165)8.2.3用户坐标系标定 (165)第9章数值变量 (167)9.1变量的名称 (167)9.2全局数值变量 (167)9.3全局数值变量使用 (169)9.3.1定义全局数值变量 (169)9.3.2通过计算指令为全局数值变量赋值 (169)9.3.3直接变量赋值 (171)9.3.4使用全局数值变量来计数 (172)9.4局部数值变量 (172)9.5局部变量使用 (173)9.5.1定义局部数值变量 (173)9.5.2使用计算指令为局部变量赋值 (174)9.5.3直接为变量赋值 (174)第10章位置变量 (175)10.1全局位置变量 (175)10.3.4READPOS 指令 (179)10.3.5USERFRAME_SET 指令 (180)10.3.6TOOLFRAME_SET 指令 (180)10.3.7COPYPOS 指令 (180)10.44轴SCARA机器人左右手 (180)10.4.1全局变量设置左右手 (181)第11章条件判断类指令的使用 (183)11.1指令说明 (183)11.1.1CALL (183)11.1.2IF (183)11.1.3ELSE (184)11.1.4ELSEIF (185)11.1.5WHILE (187)11.1.6WAIT (188)11.1.7LABEL (189)11.1.8JUMP (190)11.1.9UNTIL (191)11.1.10CRAFTLINE (192)11.1.11CMDNOTE (192)11.1.12POS_REACHABLE (192)11.1.13CLKSTART (193)11.1.14CLKSTOP (193)11.1.15CLKRESET (193)第12章后台任务 (194)12.1限制 (194)12.2注：运行模式按暂停按钮、远程模式IO暂停只暂停主程序，不暂停后台任务 (194)12.3后台任务编程 (195)12.3.1注意 (195)12.4主程序编程 (195)12.4.1PTHREAD_START（开启线程） (195)12.4.4CONTINUERUN（继续线程） (197)12.4.5STOPRUN （停止运行） (197)12.4.6RESTARTRUN（重新运行） (198)第13章IO、Modbus与远程程序 (199)13.1IO (199)13.1.1输入输出指令 (199)13.1.2I/O功能选择设置 (200)13.1.3IO状态提示设置 (201)13.1.4IO安全设置 (202)13.1.5IO复位 (202)13.1.6IO配置 (203)13.1.7使能IO (204)13.1.8报警消息 (205)13.1.9端口名称 (205)13.1.10远程模式IO预约简要说明 (206)13.2远程程序设置 (208)13.3复位点设置 (208)13.4远程功能的使用（IO） (209)13.4.1远程功能概述 (209)13.4.2远程功能使用步骤 (209)13.4.3编写程序 (209)13.4.4设置远程程序 (209)13.4.5设置IO (210)13.4.6切换到远程模式 (210)13.4.7预约排序 (210)13.4.8运行 (211)13.5Modbus修改地址码 (211)13.6Modbus的使用 (214)13.6.1ModBus功能概述 (214)13.6.2Modbus触摸屏使用流程 (214)第14章多机模式与双机协作 (218)14.1设置机器人 (218)14.2切换机器人 (219)第15章视觉工艺 (222)15.1视觉参数设置 (222)15.2视觉范围设置 (224)15.3 (225)15.4视觉位置参数 (225)15.5位置调试 (226)15.6视觉运作方式 (226)15.7视觉指令 (226)15.7.1VISION_RUN (226)15.7.2VISION_TRG (227)15.7.3VISION_POSNUM (227)15.7.4VISION_POS (227)15.7.5VISION_CLEAR (227)15.7.6VISION_END (227)15.8使用示例 (228)15.8.1抓取应用 (228)第16章传送带跟踪 (229)16.1参数设置 (229)16.1.1基本信息 (229)16.1.2识别参数 (230)16.1.3传送带标定 (230)16.1.4传感器标定 (233)16.1.5位置设置 (235)16.2编写程序 (236)16.2.1CONVEYOR_ON指令 (236)16.2.2CONVEYOR_OFF指令 (237)16.2.3CONVEYOR_CHECKPOS指令 (237)16.2.4CONVEYOR_CHECKEND指令 (237)16.3示例 (237)16.3.1使用传感器、MOVJ走轨迹 (237)16.3.2使用传感器、外部发点功能走轨迹 (238)16.3.3视觉传送带跟踪 (238)第17章外部传输点 (240)17.2通讯方式 (241)17.2.1点位存放的数据 (241)17.2.2示例 (242)17.2.3指令 (242)第18章外部通讯 (243)18.1TCP协议 (243)18.1.1参数设置 (243)18.1.2指令 (243)18.1.3READCOMM (244)18.1.4OPENMSG (245)18.1.5CLOSEMSG (245)18.1.6PRINT (245)18.1.7MSG_CONN_ST (245)第19章数据上传 (246)19.1基本设置 (246)19.2数据格式 (246)19.2.1生成csv文件示例 (247)第20章机器人日志 (249)20.1示教器日志查看 (249)日志说明 (249)操作日志：此类型日志保存用户的基本操作，例如新建程序、重命名程序插入指令等。

目次前言 (3)1 目的．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42 范围．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．43 规范性引用文件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．44 术语和定义．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．45 机器人集成标准．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．46 文件更改状态 (72)前言一、机器人技术部是本文件的归口管理部门，享有文件更改、修订、日常维护及最终解释权。

二、文件版本历史记录：三、本文件与上一版文件相比的主要变化点：无。

四、本文件自实施之日起，代替或废止的文件：无。

1.目的1.1确保机器人调试形成标准化流程，减少新人在学习中所需的人力和时间，降低长城汽车培养新人的成本。

1.2提高机器人安装调试效率。

1.3确保长城汽车项目生产人员安全、高效、方便、稳定的进行系统维护。

1.4本规范不意味着阻碍新技术或限制创新性的应用，如果该规范中任何部分存在过分制约或阻碍新型技术的应用，可以通过机器人科审核进行完善更改。

2.适用范围2.1本标准适用于长城汽车股份有限公司整车厂车间机器人调试。

2.2本标准仅包含部分型号配置的机器人调试，不完全包含特定应用范围下的机器人调试。

2.3本标准仅适用于KUKA机器人调试。

2.4本标准目前只应用于焊接机器人，且不具有完善性，后期将逐步添加相关内容。

系统和出错信息目录1．概述1．1 确认出错信息1．2 调用纠正错误的建议1．3 封锁出错信息1．4 认可警告信息1．5 登录信息使用的符号2．操作登记信息3．系统登记信息4．硬件登记信息5．程序登记信息6．活动登记信息7．操作员登记信息8．输入输出和通信登记信息9．弧焊登记信息10．点焊登记信息11．油漆登记信息出错管理1．概述如果发生错误，将在悬置教育操纵台（见图1）明确显示出错信息。

如果同时发生几个错误，则将选择最早发生的那个错误。

图1：错误一发生即明确地显示出错信息所有的错误和状态变化也登记在登记簿中，注明时间。

有关这些登记的详细情况，见本手册第12章，服务–登记簿。

1．1 确认出错信息∙按OK将再次显示错误发生前显示的窗口。

如果你以后想观看出错信息，你可在登记簿中找到它，见本手册第12章：服务–登记簿。

1．2 调用纠正错误的建议∙按OK显示有关可能纠正的措施信息，及错误原因（见图2）。

图2：纠正错误的建议按LOG显示登记簿而不显示核查单。

1．3 封锁出错信息能以手动模式，封锁出错信息不让它弹出。

按SLEEP按钮即可实现。

例如如果存在许多有关输入输出处理的错误和需要程序中的改变，这是很有用的。

通过VIEW/LOG和SPECIAL/SLEEP BUTTON VISIBLE，启动SLEEP按钮。

休眠的解除通过服务窗口完成。

VIEW/LOG和SPECIAL/ERROR FOCUS ON，它也能通过模式转换到AUTO来完成。

1．4 认可警告信息有时会显示出警告或信息文字。

这种信息的显示形式为最小化的看门狗画幅，仅隐藏上一窗口的一部分。

按ENTER键，认可该信息。

1．5 登记信息用的符号状态变化信息状态变化信息是登记簿中对应系统正常事件的一个输入项，如程序启动和停止、操作模式改变、马达的开关等。

警告信息警告是你需要意识的事件，这种事件并不严重到需要停止过程或RAPID程序的程度。

出错信息错误是阻止机械手继续工作的事件。

２０２１年８月第４９卷第１５期机床与液压ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＡｕｇ ２０２１Ｖｏｌ ４９Ｎｏ １５ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ ｉｓｓｎ １００１－３８８１ ２０２１ １５ ０１３本文引用格式：廖伟东，李俊渊，黄昕，等．多层多道焊机器人离线编程路径规划［Ｊ］．机床与液压，２０２１，４９（１５）：６７－７０．ＬＩＡＯＷｅｉｄｏｎｇ，ＬＩＪｕｎｙｕａｎ，ＨＵＡＮＧＸｉｎ，ｅｔａｌ．Ｒｏｂｏｔｉｃｏｆｆ⁃ｌｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇｆｏｒｍｕｌｔｉ⁃ｐａｔｈ／ｍｕｌｔｉ⁃ｌａｙｅｒｗｅｌｄｉｎｇ［Ｊ］．ＭａｃｈｉｎｅＴｏｏｌ＆Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓ，２０２１，４９（１５）：６７－７０．收稿日期：２０２０－０７－３０基金项目：广东省科技计划项目（２０１８Ｂ０３０３２３０２７）作者简介：廖伟东（１９９１ ），男，硕士研究生，研究方向为机器人仿真技术㊂Ｅ－ｍａｉｌ：１６９７６３３５６０＠ｑｑ ｃｏｍ㊂多层多道焊机器人离线编程路径规划廖伟东，李俊渊，黄昕，田吕（广州机械科学研究院有限公司中央研究所，广东广州５１０７００）摘要：面向机器人多层多道焊接轨迹人工示教编程效率低㊁难度大的问题，为了提高焊接质量与效率，基于ＯｐｅｎＣＡＳ⁃ＣＡＤＥ建模引擎，开发多层多道焊机器人离线编程软件，从工件模型中提取焊缝信息，取代在线示教操作㊂提出一种用户自定义焊层焊道数目的路径规划算法，确定每个焊道的空间位置㊁焊接速度，同时规划焊枪末端姿态，避免与工件发生碰撞㊂通过机器人加工仿真运动，表明各个焊道位置准确㊁姿态平顺，验证了路径规划的正确性与可行性，并在实际焊接试验中获得良好的焊接效果㊂关键词：多层多道焊；ＯｐｅｎＣＡＳＣＡＤＥ建模引擎；离线编程；轨迹规划中图分类号：ＴＰ２４２ ２ＲｏｂｏｔｉｃＯｆｆ－ＬｉｎｅＰｒｏｇｒａｍｍｉｎｇＰａｔｈＰｌａｎｎｉｎｇｆｏｒＭｕｌｔｉ－ｐａｔｈ／Ｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒＷｅｌｄｉｎｇＬＩＡＯＷｅｉｄｏｎｇ，ＬＩＪｕｎｙｕａｎ，ＨＵＡＮＧＸｉｎ，ＴＩＡＮＬｖ（ＣｅｎｔｒａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ．，Ｌｔｄ．，ＧｕａｎｇｚｈｏｕＧｕａｎｇｄｏｎｇ５１０７００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｑｕａｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ，ｉｔｉｓｎｅｃｅｓｓａｒｙｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｌｏｗｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｈｉｇｈｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙｉｎｍａｎｕａｌｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｏｆｍｕｌｔｉ⁃ｐａｔｈ／ｍｕｌｔｉ⁃ｌａｙｅｒｗｅｌｄｉｎｇ．Ａｒｏｂｏｔｉｃｏｆｆ⁃ｌｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇｓｏｆｔｗａｒｅｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄｆｏｒｍｕｌｔｉ⁃ｐａｓｓｗｅｌｄｉｎｇｒｏｂｏｔｂａｓｅｄｏｎＯｐｅｎＣＡＳＣＡＤＥｍｏｄｅｌｉｎｇｅｎｇｉｎｅ．Ｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｓｅａｍｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｗａｓｅｘｔｒａｃｔｅｄｆｒｏｍｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅｍｏｄｅｌｉｎｓｔｅａｄｏｆｔｈｅｏｎｌｉｎｅｔｅａｃｈｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ．Ａｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒｕｓｅｒ⁃ｄｅｆｉｎｅｄｗｅｌｄｂｅａｄｎｕｍｂｅｒｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｐａｃｅｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｓｐｅｅｄｏｆｅａｃｈｂｅａｄ，ｔｈｅｅｎｄａｔｔｉｔｕｄｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｔｏｒｃｈｗａｓｐｌａｎｅｄｔｏａｖｏｉｄｃｏｌｌｉｓｉｏｎｗｉｔｈｔｈｅｗｏｒｋｐｉｅｃｅ．Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｏｂｏｔｍａｃｈｉｎｉｎｇｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｍｏｖｅｍｅｎｔ，ｉｔｉｓｓｈｏｗｎｔｈａｔｔｈｅｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｗｅｌｄｂｅａｄｉｓａｃｃｕｒａｔｅａｎｄｔｈｅａｔｔｉｔｕｄｅｉｓｓｍｏｏｔｈ，ｗｈｉｃｈｖｅｒｉｆｉｅｓｔｈｅｃｏｒｒｅｃｔｎｅｓｓａｎｄｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ，ａｎｄｇｏｏｄｗｅｌｄｉｎｇｅｆｆｅｃｔｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｉｎｔｈｅａｃｔｕａｌｗｅｌｄｉｎｇｔｅｓｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｍｕｌｔｉ⁃ｐａｔｈ／ｍｕｌｔｉ⁃ｌａｙｅｒｗｅｌｄｉｎｇ；ＯｐｅｎＣＡＳＣＡＤＥｍｏｄｅｌｉｎｇｅｎｇｉｎｅ；Ｏｆｆ⁃ｌｉｎｅｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；Ｐａｔｈｐｌａｎｎｉｎｇ０㊀前言在高压容器㊁汽车制造㊁工程机械领域，多层多道焊接是中厚板结构件加工中不可或缺的工艺，由于其结构大㊁坡口宽等特点，对其进行焊接加工具有一定难度［１］㊂随着先进制造技术与机器人技术的不断发展，工业机器人在焊接领域得到广泛的应用，由于机器人多层多道焊接路径人工在线示教编程效率低㊁难度大，难以满足机器人的工作需求，所以多层多道焊机器人离线编程仿真系统应运而生㊂针对多层多道焊接以及机器人离线编程，已有众多高校㊁研究机构进行了研究，天津工业大学成利强等［２］通过对示教轨迹点偏移设置，进行多层多道焊接路径规划以减少示教次数㊂仲德平等［３］基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ离线编程软件，针对船舶曲面厚板的多层多道焊规划焊接路径，解决了焊枪与工件之间的碰撞问题㊂文献［４－６］中提出等面积型㊁等高型㊁自定义型３种对焊缝坡口截面填充规划方法，将末尾焊道近似为梯形，其余焊道近似为平行四边形，每层焊道数等于它的层数［７］㊂该规划方法针对不一样坡口角度的焊缝不具备适应性㊂为了适应不同坡口角度的焊缝类型，减少焊接参数设置，提出一种用户自定义焊层内部焊道数的等面积多层多道焊路径规划方法，基于ＯｐｅｎＣＡＳＣＡＤＥ建模引擎开发机器人离线编程软件，从焊接工件模型提取焊缝信息，根据用户定义的焊层㊁焊道数，进行多层多道焊的路径规划㊂１㊀多层多道焊路径规划１ １㊀等效焊道截面由于焊道截面形状不规则难以进行轨迹计算，必须将焊道截面简化为规则几何图形，才能进行精确的路径规划，根据文献［７］对焊道截面进行简化，每层除末尾焊道外均等效为平行四边形，末尾焊道则近似等效为梯形，具体效果如图１所示㊂图１㊀焊道截面示意１ ２㊀等面积坡口焊道位置规划等面积坡口截面规划，其中每个焊道的截面积都相等，对于Ｖ形焊缝第一层焊道数固定为１，其余焊层的焊道数大于１，具体焊道数目由用户自定义设置㊂已知Ｖ形焊缝坡口的高度为Ｈ，坡口角度为θ，其焊道规划如图２所示㊂图２㊀Ｖ形焊缝示意已知Ｖ形坡口的高度为Ｈ，坡口角度为θ，由此可得该Ｖ形焊缝坡口面积Ｓ：Ｓ＝Ｈ２㊃ｔａｎθ２（１）设焊缝需要填充的层数为ｎ，第ｉ层的焊道数为Ｔｉ，则该坡口的总焊道数ａ：ａ＝ðｎｉ＝１Ｔｉ（２）联立式（１）（２）得到单个焊道截面积Ｓｎ：Ｓｎ＝Ｈ２㊃ｔａｎθ２æèçöø÷ａ（３）如图２所示，已知前ｉ－１层的总焊道数为ａｉ－１，则第ｉ－１层顶部高度Ｈｉ－１以及宽度Ｗｉ－１：Ｈｉ－１＝Ｈａｉ－１㊃ＳｎＳ（４）Ｗｉ－１＝２ｔａｎθ２㊃Ｈｉ－１（５）根据式（４）（５），同理可求得第ｉ层顶部高度Ｈｉ，以及第ｉ层顶部宽度Ｗｉ，设第ｉ层内焊道数为ｍ，则单个焊道ｙ方向增量Δｙ：Ｗｉ－１＋Ｗｉ２ｍ㊀（Ｗｉ－Ｗｉ－１）㊃（Ｈｉ－Ｈｉ－１）／２ɤＳｎＷｉ－１ｍ－１㊀㊀（Ｗｉ－Ｗｉ－１）㊃（Ｈｉ－Ｈｉ－１）／２＞Ｓｎìîíïïïï（６）第ｉ层的起始焊道ｙ坐标参数ｙｉ０：ｙｉ０＝ｙ０－Ｈｉ－１㊃ｔａｎθ２（７）则第ｉ层ｊ道焊道ｙ坐标参数ｙｉｊ为ｙｉｊ＝ｙｉ０＋Δｙ㊃ｊ㊀㊀ｊɪ［０，ｍ）（８）综上所述第ｉ层ｊ焊道的位置坐标参数ｘｉｊ＝ｘ０ｙｉｊ＝ｙｉ０＋Δｙ㊃ｊｚｉｊ＝ｚ０＋Ｈｉ－１ìîíïïï（９）１ ３㊀焊接速度规划由第１ ２节通过对焊缝坡口焊道等面积规划，确定了每条焊道的位置参数㊂现在需要根据单道焊道面积Ｓｎ以及设置的焊接参数计算焊接速度ｖｗ㊂根据输入的焊接电流Ｉ查询焊机专家数据库确定其对应的送丝速度ｖｆ㊁焊丝直径Ｄ以及单道焊缝的填充熔敷率η，求得焊接速度ｖｗ：ｖｗ＝πＤ２ｖｆ４Ｓｎ（１０）１ ４㊀焊枪姿态规划由第１ ２㊁１ ３节确定了各个焊道的具体位置以及对应的焊接速度㊂为了获得良好的焊接效果，同时避免焊枪与工件之间的干涉，需计算每条焊道对应的焊枪姿态㊂由文献［８］可知焊枪沿坡口对称中心线处于最佳施焊位置，获取良好的焊接效果㊂焊枪姿态如图３所示㊂图３㊀焊枪姿态示意由第１ ２节求得焊道所处位置Ｐ（ｘｉ，ｙｉ，ｚｉ），其对应的虚拟坡口形状为әＡＰＢ，则焊枪姿态ＰＫ为øＡＰＢ的角平分线，øＡＰＢ为ω，øＰＡＢ为δ，记ＡＰ长度为ｂ，ＰＢ长度为ｃ：ｂ＝（Ｈ－ｚｉ）２＋（Ｈ㊃ｔａｎθ／２＋ｙｉ）２（１１）ｃ＝（Ｈ－ｚｉ）２＋（Ｈ㊃ｔａｎθ／２－ｙｉ）２（１２）根据余弦定理求得ω以及δ：ω＝ａｒｃｃｏｓｂ２＋ｃ２－（２Ｈ㊃ｔａｎθ／２）２２ｂｃæèçöø÷（１３）焊枪与坡口截面坐标系ｚ轴正方向夹角β：β＝π２－δ＋ω２æèçöø÷（１４）焊枪末端ｘ姿态与焊缝截面坐标系Ｏ的ｘ轴方向一致，绕ｘ轴旋转角度β获得焊道点Ｐ位姿相对于坐㊃８６㊃机床与液压第４９卷标系Ｏ的齐次转换矩阵ＴＰＯ：ＴＰＯ＝１００ｘｉ０ｃｏｓβ－ｓｉｎβｙｉ０ｓｉｎβｃｏｓβｚｉ０００１éëêêêêêùûúúúúú（１５）已知坡口截面坐标系Ｏ相对于机器人基座标系Ｂ的齐次转换矩阵为ＴＯＢ，则第ｉ层ｊ焊道点Ｐ相对于机器人基座标系Ｂ的齐次矩阵ＴＰＢ：ＴＰＢ＝ＴＯＢ㊃ＴＰＯ（１６）２㊀离线编程与仿真２ １㊀构建离线软件平台基于法国ＭａｔｒａＤａｔａｖｉｓｉｏｎ公司开源的ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ几何模型内核Ｃ＋＋库ＯＣＣ（ＯｐｅｎＣＡＳ⁃ＣＡＤＥ），结合ＱＴ图形用户界面开发库，搭建机器人离线编程软件框架㊂ＯＣＣ是一个功能强大的三维建模引擎，提供拓扑模型中点㊁线㊁面㊁体和复杂形体的显示和交互操作，可实现纹理㊁光照㊁渲染等图形显示操作，以及模型放大㊁缩小㊁旋转等动态变换操作㊂本文作者将机器人模型轻量化为ＳＴＬ格式模型，设置其模型坐标系与机器人Ｄ－Ｈ连杆坐标系重合，调用ＯＣＣ库ＡＰＩ接口ＳｔｌＡＰＩ＿Ｒｅａｄｅｒ（）将ＳＴＬ文件转化为ＯＣＣ可识别的拓扑类型ＴｏｐｏＤＳ＿Ｓｈａｐｅ，然后调用交互类ＡＩＳ＿ＩｎｔｅｒａｃｔｉｖｅＣｏｎｔｅｘｔ中的Ｄｉｓｐｌａｙ（）函数在界面中显示机器人模型，如图４所示㊂图４㊀离线编程软件２ ２㊀多层多道焊工艺规划通过ＱＴ的ＧＵＩ接口搭建多层多道焊工艺设置界面如图５所示㊂调用ＳＴＥＰＣｏｎｔｒｏｌ＿Ｒｅａｄｅｒ类接口，实现在离线软件中导入工件ＳＴＥＰ格式三维模型，通过ＡｃｔｉｖａｔｅＳ⁃ｔａｎｄａｒｄＭｏｄｅ（）函数设置过滤器，分别从工件模型上选取焊接母线以及焊缝两侧辅助面㊂获得焊缝坡口几何参数信息，调用库函数ＧＣＰｎｔｓ＿ＵｎｉｆｏｒｍＡｂｓｃｉｓｓａ（）将焊缝母线离散，获得焊缝各个截面的原点位置；调用Ｎｏｒｍａｌ（）获取两个焊缝侧面的法矢量，以确定焊缝夹角θ；两焊缝侧面的法矢量的角平分线方向，作为焊缝姿态的ｚ轴方向，焊接母线的切向作为焊缝姿态的ｘ轴方向；从工艺设置界面输入焊丝直径㊁焊接电流㊁焊层数㊁焊道数㊁熔敷率等焊接参数，根据第１ ２节规划得各个焊道的位置㊁姿态信息㊂分别对Ｖ形㊁相贯线焊缝进行焊接路径规，如图６所示㊂图５㊀工艺界面图６㊀多层多道焊接路径２ ３㊀焊接仿真为了保证多层多道焊轨迹规划的可行性，在离线软件中对Ｖ形焊缝多层多道焊轨迹进行运动仿真如图７所示㊂仿真结果表明：焊接路径姿态平顺，能规避焊枪与工件之间的碰撞，验证了多层多道焊轨迹规划的正确性㊂图７㊀机器人焊接仿真３㊀焊接试验如图８所示，采用启帆ＳＲＤ⁃１４００型六关节机器人，焊机型号为麦格米特Ａｒｔｓｅｎ５００，焊丝直径为１ ２ｍｍ，设置总焊层数为４层，各焊层内部焊道数㊁焊接电流以及规划所得的焊接速度参数如表１所示㊂㊃９６㊃第１５期廖伟东等：多层多道焊机器人离线编程路径规划㊀㊀㊀图８㊀机器人焊接试验平台表１㊀焊接参数焊层焊道数电流／Ａ速度／（ｍｍ㊃ｓ－１）１１２１５７．１２２３２６０８．３６３５２６０８．３６４６２９０８．９７㊀㊀在离线软件中对Ｖ形焊缝坡口进行多层多道焊接轨迹规划，将规划所得的焊接路径可执行程序导出到机器人控制器实现机器人焊接工作㊂如图９所示：焊道层叠均匀㊁焊缝填充密致，焊道间没有出现咬边㊁气孔等焊接缺陷，验证了多层多道焊离线编程规划轨迹的正确性与可行性，与人工示教编程相比具有更好的焊接质量与更高的焊接效率㊂图９㊀Ｖ形坡口焊接效果４㊀结论针对多层多道焊接人工示教效率低㊁焊接效果差的不足，基于ＯｐｅｎＣＡＳＣＡＤＥ建模引擎搭建了多层多道焊离线编程软件，从工件模型中提取焊缝信息，无需人工在线示教操作，大大提高焊接加工效率㊂提出一种自定义焊层㊁焊道数的等面积焊道规划算法，根据焊丝直径㊁焊接电流等焊接参数，确定各个焊道位置与焊接速度，规划了焊枪末端姿态，避免与工件发生干涉㊂通过机器人仿真加工与实际焊接试验验证了该规划算法的正确性㊂试验结果表明：焊道堆叠均匀㊁焊缝填充密致，获得良好的焊接效果，为后续工业机器人在多层多道焊接领域的批量应用提供参考㊂参考文献：［１］李天旭，王天琪，杨华庆，等．厚板Ｖ形坡口机器人填充焊接工艺研究［Ｊ］．焊接，２０１７（９）：１３－１７．ＬＩＴＸ，ＷＡＮＧＴＱ，ＹＡＮＧＨＱ，ｅｔａｌ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｆｉｌｌｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＶ－ｓｈａｐｅｄｇｒｏｏｖｅｒｏｂｏｔｆｏｒｔｈｉｃｋｐｌａｔｅ［Ｊ］．Ｗｅｌｄｉｎｇ＆Ｊｏｉｎｉｎｇ，２０１７（９）：１３－１７．［２］成利强，王天琪，侯仰强，等．中厚板Ｖ形坡口多层多道焊机器人焊接技术研究［Ｊ］．焊接，２０１８（２）：１０－１３．ＣＨＥＮＧＬＱ，ＷＡＮＧＴＱ，ＨＯＵＹＱ，ｅｔａｌ．ＲｏｂｏｔｗｅｌｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＶｇｒｏｏｖｅｆｏｒｈｅａｖｙｐｌａｔｅｂａｓｅｄｏｎｍｕｌｔｉｌａｙｅｒａｎｄｍｕｌｔｉｐａｓｓｗｅｌｄｉｎｇ［Ｊ］．Ｗｅｌｄｉｎｇ＆Ｊｏｉｎｉｎｇ，２０１８（２）：１０－１３．［３］仲德平，徐洪泽，金晶波，等．基于ＲｏｂｏｔＳｔｕｄｉｏ的机器人曲面厚板焊接离线编程［Ｊ］．焊接技术，２０１８，４７（１）：４５－４９．［４］袁海龙，刘建春，易际明，等．中厚板复杂焊缝机器人自动跟踪系统［Ｊ］．电焊机，２０１５，４５（７）：３５－３９．ＹＵＡＮＨＬ，ＬＩＵＪＣ，ＹＩＪＭ，ｅｔａｌ．Ｒｏｂｏｔａｕｔｏｍａｔｉｃｔｒａｃｋ⁃ｉｎｇｓｙｓｔｅｍｏｆｃｏｍｐｌｅｘｗｅｌｄｆｏｒｍｅｄｉｕｍｔｈｉｃｋｐｌａｔｅ［Ｊ］．Ｅ⁃ｌｅｃｔｒｉｃＷｅｌｄｉｎｇＭａｃｈｉｎｅ，２０１５，４５（７）：３５－３９．［５］李湘文．中厚板复杂轨迹焊缝跟踪的关键技术研究［Ｄ］．湘潭：湘潭大学，２０１２．ＬＩＸＷ．Ｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｆｔｈｅｐｌａｔｅｃｏｍｐｌｅｘｓｅａｍｔｒａｃｋｉｎｇ［Ｄ］．Ｘｉａｎｇｔａｎ：ＸｉａｎｇｔａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，２０１２．［６］张华军，张广军，蔡春波，等．厚板弧焊机器人自定义型焊道编排策略［Ｊ］．焊接学报，２００９，３０（３）：６１－６４．ＺＨＡＮＧＨＪ，ＺＨＡＮＧＧＪ，ＣＡＩＣＢ，ｅｔａｌ．Ｓｅｌｆ⁃ｄｅｆｉｎｉｎｇｐａｔｈｌａｙｏｕｔｓｔｒａｔｅｇｙｆｏｒｔｈｉｃｋｐｌａｔｅａｒｃｗｅｌｄｉｎｇｒｏｂｏｔ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣｈｉｎａＷｅｌｄｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，２００９，３０（３）：６１－６４．［７］李慨，戴士杰，孙立新，等．机器人焊接大型接头多道焊填充策略［Ｊ］．焊接学报，２００１，２２（２）：４６－４８．ＬＩＫ，ＤＡＩＳＪ，ＳＵＮＬＸ，ｅｔａｌ．Ｆｉｌｌｉｎｇｓｔｒａｔｅｇｙｏｆｍｕｌｔｉ⁃ｐａｓｓｗｅｌｄｉｎｇ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣｈｉｎａＷｅｌｄｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，２００１，２２（２）：４６－４８．［８］张文增，陈强，孙振国，等．机器人焊接几何约束工件焊枪偏角的预规划［Ｊ］．焊接学报，２００４，２５（１）：１７－２０．ＺＨＡＮＧＷＺ，ＣＨＥＮＱ，ＳＵＮＺＧ，ｅｔａｌ．Ｐｒｅｖｉｏｕｓｐｌａｎｎｉｎｇｏｆｔｉｌｔｉｎｇｄｅｇｒｅｅｏｆｗｅｌｄｉｎｇｔｏｒｃｈｆｏｒｒｏｂｏｔｗｅｌｄｉｎｇｕｎｄｅｒｇｅ⁃ｏｍｅｔｒｉｃｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎｏｆｗｏｒｋｐｉｅｃｅ［Ｊ］．ＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｆｔｈｅＣｈｉ⁃ｎａＷｅｌｄｉｎｇＩｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ，２００４，２５（１）：１７－２０．（责任编辑：张艳君）㊃０７㊃机床与液压第４９卷。