工业机器人虚拟仿真技术第9章 工业机器人焊接应用仿真案例

Equipment Manufacturing Technology No.11,2020虚拟现实技术在自动焊中机器人技术课程中的应用李丽(长春汽车工业高等专科学校，长春130000)摘要:VR技术目前在各个领域广泛应用，在教育领域尤其3出。

由于工业机器人在汽车生产中的普遍应用，使工业机器人类课程在机电类专业的比重加大。

以自动焊机中机器人技术这门课程为模板，［过VR平台技术在工业机器人相关课程中应用的分析,找出存在的问题，提出相应的解决方法及措施。

关键词：VR技术；工业机器人;UNINTY3D中图分类号:G420文献标识码：B 0引言虚拟现实技术(VR技术)是综合了计算机图形学、多媒体技术4仿真技术等利用软件搭建岀虚拟场景,用户通过专用设备实现听觉、视觉、触觉多种感觉方法的实时感知的融合技术。

由于人机交互是一种依靠自然技能且友好和谐的状态，而具有立体性的虚拟现实技术可以改变人机之间被动、枯燥的状态，这对于改善传统多媒体教学的现状VR技术泛应用。

而VR 虚拟现实技术凭借其强大的虚拟境拟技术和大的传技术能应教对传的性的。

对教，这种多的方学了真实、的方，种、学实、教等方了大的用。

对于教而言，设备过，等，VR技术的应用之有1目前实施过程1.1机器人专业课程特点能的机人技术的应用的机，时对机人专教学岀了的叫人过，真实的。

，由于实文章编号：1672-545X(2020)11-0166-02现的能，用、种的机人，而机人的统，这体系设有广泛性，有针对性。

1.2课程实施难点自动焊机人技术应用是机器人专核心，一理实一体并偏实的，尤其是类专的授体，实施过注学动手能力、实技能。

实际能力的是以设备基础的，焊接机人较，机人心配备两台IGM机人,型号是RTI456S，授实施过是由教师教授知识点，学轮流操作。

由于时间有限，无法做每个学进实际动手演练，教学设备无法满足教学需。

时,若没有一定的知识储备，对设备可逆的。

这是理实一体及实类亟待解决的。

《工业虚拟仿真技术》教学教案第一章：工业概述1.1 教学目标了解工业的定义、分类和应用领域。

掌握工业的基本组成和原理。

理解工业的发展趋势和前景。

1.2 教学内容工业的定义和分类。

工业的基本组成：机械结构、控制系统、传感器、执行器等。

工业的工作原理和操作方式。

工业的发展趋势和应用领域。

1.3 教学方法采用讲授和讨论相结合的方式，介绍工业的基本概念和原理。

通过实物图片和视频资料，展示工业的实际应用场景。

引导学生思考和讨论工业的发展趋势和前景。

1.4 教学评估课堂提问和讨论，了解学生对工业的理解和认识。

第二章：工业的控制系统2.1 教学目标理解工业的控制系统的基本组成和功能。

掌握工业的控制算法和编程方法。

了解工业的控制系统的应用和优化。

工业的控制系统的组成和功能：PLC、工业计算机、控制器等。

工业的控制算法：运动控制、路径规划、姿态控制等。

工业的编程方法：梯形图、指令集、高级语言等。

工业的控制系统的应用和优化：故障诊断、性能评估、参数调整等。

2.3 教学方法采用讲授和实验相结合的方式，介绍工业的控制系统的组成和功能。

通过实际案例和编程示例，讲解工业的控制算法和编程方法。

安排实验室实践，让学生亲自动手操作工业，体验控制系统的应用和优化过程。

2.4 教学评估课堂提问和实验操作，了解学生对工业的控制系统的理解和掌握程度。

课后作业，要求学生编写一段工业的控制程序，实现特定的运动控制任务。

第三章：工业的传感器和执行器3.1 教学目标了解工业的传感器和执行器的基本原理和功能。

掌握工业的传感器和执行器的选型和应用。

理解工业的传感器和执行器在实际工作中的作用和重要性。

3.2 教学内容工业的传感器：视觉传感器、触摸传感器、距离传感器等。

工业的执行器：电机、气缸、伺服系统等。

工业的传感器和执行器的选型原则和应用场景。

工业的传感器和执行器在工业自动化中的应用和优势。

采用讲授和实验相结合的方式，介绍工业的传感器和执行器的基本原理和功能。

焊接机器人应用案例1：GSK RH06 焊接机器人广州汽车配饰有限公司焊接工装上的应用●客户要求●将散件装夹在专用夹具上进行满焊，焊接不允许扭曲，不能出现虚焊，咬边，气孔等焊接缺陷；●在机器人可达范围内，尽量减少人工于两工位之间的活动范围，合理布局工作站，工作站要紧凑，合理利用空间，减少占地面积；●工作站具备防弧光、安全光栅等安全设施，两工位独立进行，互补影响干涉，进一步提高设备的使用率；●半成品效果图如下：图12.1 半成品效果图●解决方案●通过对工件及客户要求分析，并结合工艺安排情况，确定本机器人焊接系统为单机器人双工位一字型布局。

具体方案如下：●系统构成：一台焊接机器人+两个翻转平台（客户自己提供，包括夹具），布局形式为一字形（弧焊系统方案图）。

两套焊接夹具分别安装在机器人周围的变位工作台上，机器人以最好的行枪角度对焊接工件连续焊接。

操作人员在2个工位交替装卸工件，机器人在里面的固定位置交替焊接2个工位的工件，其具体操作流程如下：机器人工作顺序：工位1、工位2按照谁先装好件按启动按钮，机器人先焊接装好件按启动按钮的工位。

➢操作者在工位1装工件，操作者退出并按启动按钮，机器人开始在工位1焊接。

➢机器人在工位1焊接的同时，操作者在工位2装工件，操作者退出并按启动按钮；➢机器人完成工位1工件的焊接，只要工位2有了预约，机器人立即对工位2位置上的工件进行焊接。

与此同时操作者将其他工位上焊好的工件卸下，将需要焊接的工件装夹在夹具上。

装夹完成后再按预约启动钮。

➢如此循环往复工作。

工件装卸时间与焊接时间重合，生产效率较高，该工作站只需操作工1名。

●设备单边生产能力分析（仅供参考）装卸工件的时间需小于机器人焊接时间，能满足计算节拍。

2.应用效果图图12.4 机器人应用效果图《请按住Ctrl并单击此处链接提爱斯技术说明书》案例2：GSK RH06 焊接机器人在焦作科瑞森机械制造公司焊接工装上的应用●客户要求●将点焊好的半成品进行满焊，焊接不允许扭曲；●工作站能适用不同规格的产品，在焊接的同时可以对焊接件进行拆装，节约时间；●工作站要求结构紧凑，合理利用空间，有弧光防护等；●部分半成品效果图如下：图12.1 半成品效果图●解决方案●焊接前，需将焊接件进行焊接区域的清洁，用快速夹将每个接触面夹紧；●零件有三种规格，每种规格里边有大小三种尺寸，工作站要适用这么多的零件，所以设计上采用了可调式的移动快速夹钳，保证工作站适用多种工件。

《工业虚拟仿真技术》教学教案第一章：工业概述1.1 的定义与发展历程1.2 工业的类型与结构1.3 工业的应用领域1.4 工业的发展趋势第二章：工业虚拟仿真软件介绍2.1 虚拟仿真软件的作用与意义2.2主流工业虚拟仿真软件介绍2.3 软件的安装与使用方法2.4 虚拟仿真软件的操作界面与功能第三章：工业编程基础3.1 工业编程语言概述3.2 常用编程指令与功能3.3 编程实例：简单的工业运动编程3.4 编程注意事项与技巧第四章：工业路径规划与避障4.1 路径规划的基本概念与方法4.2 常见的路径规划算法4.3 避障策略与算法4.4 路径规划与避障实例分析第五章：工业视觉系统5.1 工业视觉系统概述5.2 视觉系统的组成与工作原理5.3 视觉系统在工业中的应用案例5.4 视觉系统的调试与优化方法第六章：工业离线编程与仿真6.1 离线编程的概念与优势6.2 离线编程软件的架构与功能6.3 离线编程实例：工业搬运任务6.4 离线编程的注意事项与最佳实践第七章：工业调试与维护7.1 工业的调试流程与方法7.2 维护保养的基本知识7.3 故障诊断与排除策略7.4 案例分析：常见故障的诊断与处理第八章：工业系统集成与应用8.1 工业系统集成的概念与流程8.2 工业与周边设备的协同控制8.3 工业在不同行业的应用案例8.4 系统集成过程中的优化与调试第九章：工业在制造业中的应用9.1 制造业中的发展趋势9.2 应用案例：焊接、喷涂、装配等9.3 应用中的关键技术解析9.4 制造业中的未来挑战与机遇第十章：工业安全操作与规范10.1 工业的安全操作原则10.2 操作中的安全防护措施10.3 紧急情况下的应对与处理10.4 安全操作培训与意识培养第十一章：工业仿真软件的高级应用11.1 仿真软件的高级功能介绍11.2 仿真软件在系统设计中的应用11.3 高级编程语言与仿真技术11.4 案例分析：高级功能在实际项目中的应用第十二章：工业的故障诊断与分析12.1 故障诊断的基本原理与方法12.2 故障诊断技术的分类与发展12.3 故障诊断与分析的实际应用案例12.4 故障诊断在维护中的重要性第十三章：工业在服务领域的应用13.1 服务的定义与分类13.2 服务在工业领域的应用案例13.3 服务发展的关键技术13.4 服务未来的发展趋势与挑战第十四章：工业的智能化发展14.1 智能化的基本概念14.2 智能化技术在工业中的应用14.3 当前热门的智能化技术14.4 智能化在未来工业发展中的角色第十五章：综合项目实践与案例分析15.1 项目实践的意义与目的15.2 综合项目实践的流程与方法15.3 案例分析：实际项目中的成功与失败经验15.4 项目实践的总结与反思重点和难点解析本《工业虚拟仿真技术》教学教案的重点和难点如下：重点：1. 工业的基本概念、类型与结构。

设备焊接工艺中的虚拟现实技术应用案例分享与效果评估在设备焊接工艺中，虚拟现实技术的应用已经成为一种趋势。

本文将分享几个虚拟现实技术在设备焊接中的应用案例，并对其效果进行评估。

虚拟现实技术（VR）作为一种先进的数字化技术，在各个领域都有着广泛的应用。

在焊接工艺中，VR技术可以提供许多优势，包括提高效率、降低成本、提升安全性等方面。

下面将介绍几个在设备焊接领域中应用VR技术的案例。

首先，虚拟焊接培训是VR技术在设备焊接中的常见应用之一。

传统的焊接培训通常需要实际的焊接设备和材料，这不仅成本高昂，而且有安全隐患。

通过VR技术，焊接工人可以在虚拟环境中进行仿真焊接操作，模拟真实的焊接场景，包括不同焊接角度、材料和环境条件。

这种虚拟培训可以帮助焊接工人提高技能，减少实际操作中的错误和事故发生率。

其次，虚拟现实技术还可以用于焊接过程的仿真和优化。

在焊接工艺中，优化焊接参数对焊接质量和效率至关重要。

借助VR技术，焊接工程师可以在虚拟环境中模拟不同的焊接参数，如焊接电流、电压、焊丝速度等，以找到最佳的焊接参数组合。

这样的虚拟仿真可以节省大量的时间和成本，同时提高焊接质量。

另外，虚拟现实技术还可以用于焊接过程的监控和质量检测。

通过在焊接设备上安装VR摄像头和传感器，可以实时监测焊接过程中的各项参数，如焊缝形状、焊接温度、焊接速度等。

这些数据可以通过VR 界面实时显示，并与理想的焊接标准进行比较，及时发现并修正焊接过程中的问题，确保焊接质量。

最后，虚拟现实技术还可以用于焊接工艺的培训和知识传承。

通过制作虚拟现实培训课程和教学资源，可以将丰富的焊接经验和技术知识传授给新手焊接工人，提高他们的技能水平和工作效率。

这种虚拟培训不受时间和空间的限制，可以随时随地进行，为焊接工作者提供了更加便捷和有效的学习途径。

综上所述，虚拟现实技术在设备焊接工艺中的应用具有广阔的前景和巨大的潜力。

通过虚拟焊接培训、焊接过程仿真优化、监控和质量检测以及知识传承等方面的应用，可以提高焊接工艺的效率和质量，降低成本和风险，推动焊接行业的发展和进步。

文章编号：2095－6835（2022）10－0166－04虚拟仿真技术在焊接实训中的应用＊张怡青1，杨莉1，谢胜利2，任艳艳1（1.河南职业技术学院，河南郑州450046；2.郑州国电机械设计研究所有限公司，河南郑州450046）摘要：针对虚拟焊接仿真技术在焊接实训中的应用进行研究。

焊接作为重要的加工方法，在制造业中发挥十分重要的作用，焊接人才日益紧缺，但传统焊接实训存在培训成本高、污染环境、危害健康等明显的缺点，而采用焊接实训与虚拟仿真技术相结合的方法进行焊接教学，可以明显改善传统焊接教学中的不足，可以以经济、高效、环保、安全的教学方式培训焊接人员，具有现实的经济效益、社会效益和环境效益。

关键词：虚拟仿真；焊接；培训；人才中图分类号：TP391文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2022.10.0501研究背景焊接是利用2种或者2种以上的材料通过原子或分子之间的扩散或结合形成一体的工艺过程，通过加热、加压或两者并用的方式将材料结合起来[1]。

在工业中焊接可以完美地结合不同材料，也可以连接厚度相差很大的材质。

焊接制造能明显地缩短加工时长并且节省材料，在金属结构制造中，焊接件与铆接件相比可节省15%～20%的金属材料。

焊接制造的运输设备，可减轻自重，从而提高运输量来提升运输效率。

在制造复杂的大型机械零件时，可通过装配焊接的方法实现化大为小，拼小成大。

也可以利用焊接和铸造、锻造组成的复合工艺，来减轻铸、锻工作量并降低成本。

此外焊接可实现不同材料的焊接，优化设计，起到节省贵重材料的效果。

据统计，焊接作为一种十分重要的机械制造加工工艺，在各种工业制品中，有50%以上都采用了一种或多种的焊接方法与连接技术。

焊接被称为“工业裁缝”，它在制造业中发挥的作用越来越大，车辆、舰船、航空航天、石油化工、电子电器、原子能反应堆、发电站等现代工业产品以及建筑、桥梁、城市地铁、天然气或石油管道等重大工程建设中，焊接都发挥着十分重要的作用。

《工业虚拟仿真技术》教学教案第一章：工业简介1.1 教学目标了解工业的定义、分类和应用领域。

理解工业的基本组成部分和工作原理。

1.2 教学内容工业的概念与发展历程。

工业的分类及其特点。

工业的基本组成部分：控制器、执行器、传感器等。

工业的工作原理及其操作系统。

1.3 教学方法采用讲授、互动讨论相结合的方式进行教学。

利用图片、视频等多媒体资料帮助学生形象理解。

1.4 教学活动引入话题：工业在现代工业生产中的应用。

讲解工业的定义、分类和应用领域。

介绍工业的基本组成部分和工作原理。

学生互动讨论：工业的优势与挑战。

1.5 教学评价学生能准确描述工业的定义和分类。

学生了解工业的基本组成部分和工作原理。

第二章：工业虚拟仿真软件介绍了解工业虚拟仿真软件的概念和作用。

熟悉主流工业虚拟仿真软件的特点和应用。

2.2 教学内容工业虚拟仿真软件的概念及其发展。

主流工业虚拟仿真软件：RoboDK、RobotStudio、Simulink等。

工业虚拟仿真软件的作用：编程、调试、培训等。

2.3 教学方法采用讲授、实践操作相结合的方式进行教学。

利用虚拟仿真软件进行实际操作演示。

2.4 教学活动引入话题：工业虚拟仿真软件在工业生产中的应用。

讲解工业虚拟仿真软件的概念和作用。

介绍主流工业虚拟仿真软件的特点和应用。

学生实践操作：体验工业虚拟仿真软件的基本功能。

2.5 教学评价学生能准确描述工业虚拟仿真软件的概念和作用。

学生了解主流工业虚拟仿真软件的特点和应用。

第三章：工业虚拟仿真软件的基本操作3.1 教学目标掌握工业虚拟仿真软件的基本操作。

学会利用虚拟仿真软件进行工业的编程和调试。

工业虚拟仿真软件的基本操作：界面熟悉、对象创建、编程等。

工业虚拟仿真软件编程语言：RAPID、ABB IRC5 等。

工业虚拟仿真软件调试技巧。

3.3 教学方法采用实践操作、互动讨论相结合的方式进行教学。

利用虚拟仿真软件进行实际操作演示。

3.4 教学活动引入话题：工业虚拟仿真软件在工业生产中的应用。

《工业虚拟仿真技术》教学教案第一章：工业简介1.1 工业的概念与定义1.2 工业的分类与特点1.3 工业的应用领域1.4 工业的发展历程与趋势第二章：工业虚拟仿真技术概述2.1 虚拟仿真技术的概念与定义2.2 虚拟仿真技术在工业中的应用2.3 工业虚拟仿真技术的发展现状与趋势2.4 工业虚拟仿真技术的重要性和优势第三章：工业虚拟仿真系统的设计与实现3.1 虚拟仿真系统的设计流程与方法3.2 虚拟仿真系统的硬件与软件要求3.3 工业虚拟样机的建立与建模3.4 虚拟仿真系统中的控制器与驱动算法第四章：工业虚拟仿真技术的应用案例分析4.1 工业虚拟仿真在焊接领域的应用案例4.2 工业虚拟仿真在搬运领域的应用案例4.3 工业虚拟仿真在装配领域的应用案例4.4 工业虚拟仿真在制造过程优化中的应用案例第五章：工业虚拟仿真技术的实践与操作5.1 工业虚拟仿真软件的选择与使用5.2 工业的虚拟操作与编程5.3 工业在虚拟仿真环境中的调试与优化5.4 工业虚拟仿真技术在实际应用中的注意事项第六章：工业虚拟样机的建模技术6.1 几何模型的建立6.2 运动学模型的建立6.3 动力学模型的建立6.4 传感器模型的建立第七章：工业虚拟仿真中的控制策略7.1 位置控制策略7.2 力控制策略7.3 视觉控制策略7.4 智能控制策略第八章：工业虚拟仿真在工业应用中的案例分析8.1 虚拟仿真在路径规划中的应用8.2 虚拟仿真在避障中的应用8.3 虚拟仿真在视觉识别中的应用8.4 虚拟仿真在协同作业中的应用第九章：工业虚拟仿真技术的评估与优化9.1 虚拟仿真技术评估指标体系建立9.2 虚拟仿真技术评估方法9.3 虚拟仿真技术优化策略9.4 虚拟仿真技术在工业性能优化中的应用第十章：工业虚拟仿真技术的未来发展趋势10.1 工业虚拟仿真技术的创新方向10.2 工业虚拟仿真技术与其他技术的融合10.3 工业虚拟仿真技术在智能制造中的应用10.4 工业虚拟仿真技术在国际竞争中的地位与挑战第十一章：工业虚拟仿真技术的编程与调试11.1 虚拟仿真环境下的编程技术11.2 虚拟仿真环境下的调试技术11.3 编程与调试举例11.4 编程与调试中的注意事项第十二章：工业虚拟仿真技术在教育与培训中的应用12.1 虚拟仿真技术在教育中的应用12.2 虚拟仿真技术在培训中的应用12.3 虚拟仿真技术在教育与培训中的优势与挑战12.4 虚拟仿真技术在教育与培训中的案例分析第十三章：工业虚拟仿真技术的产业化应用13.1 虚拟仿真技术在产业化过程中的应用13.2 虚拟仿真技术在产业化中的优势与挑战13.3 虚拟仿真技术在产业化案例分析13.4 虚拟仿真技术在产业化应用中的前景展望第十四章：工业虚拟仿真技术的经济效益分析14.1 虚拟仿真技术对研发的影响14.2 虚拟仿真技术对生产的影响14.3 虚拟仿真技术对应用的影响14.4 虚拟仿真技术的经济效益评估与分析第十五章：工业虚拟仿真技术的伦理与法律问题15.1 虚拟仿真技术在工业应用中的伦理问题15.2 虚拟仿真技术在工业应用中的法律问题15.3 伦理与法律问题在我国的现状与发展趋势15.4 针对虚拟仿真技术的伦理与法律教育重点和难点解析1. 工业的基本概念、分类、特点和应用领域。

《工业虚拟仿真技术》教学教案一、教学目标1. 了解工业的基本概念、分类和应用领域。

2. 掌握工业虚拟仿真技术的基本原理和操作方法。

3. 能够运用虚拟仿真技术进行工业的编程和调试。

4. 培养学生的创新能力和团队协作精神。

二、教学内容1. 工业的基本概念工业的定义工业的分类工业的应用领域2. 工业虚拟仿真技术的基本原理虚拟仿真技术的定义虚拟仿真技术在工业中的应用工业虚拟仿真软件的介绍3. 工业虚拟仿真软件的操作方法软件的安装与启动软件的基本界面及功能工业的建模与编程4. 工业的编程与调试工业的编程语言工业的调试方法工业的运行与监控5. 创新实践与团队协作工业的创新应用案例分析团队协作在工业项目中的应用学生实践项目的设计与实施三、教学方法1. 讲授法：讲解工业的基本概念、分类和应用领域，以及虚拟仿真技术的基本原理。

2. 演示法：展示工业虚拟仿真软件的操作方法和编程实例。

3. 实践法：学生动手操作虚拟仿真软件，进行工业的编程和调试。

4. 案例分析法：分析工业的创新应用案例，引导学生思考和探讨。

5. 团队协作法：组织学生进行小组合作，共同完成实践项目。

四、教学资源1. 教材：《工业虚拟仿真技术》2. 课件：教学PPT3. 虚拟仿真软件：RoboDK、RobotStudio等4. 网络资源：相关视频、案例资料等五、教学评价1. 课堂表现：学生的出勤、参与度、提问回答等。

2. 练习完成情况：学生完成虚拟仿真软件的操作练习和编程任务的情况。

3. 实践项目：学生团队协作完成实践项目的创新应用案例分析。

4. 期末考试：考察学生对工业虚拟仿真技术的掌握程度。

六、教学安排1. 课时：共计32课时，每课时45分钟。

2. 课程安排：第1-4课时：工业的基本概念与分类第5-8课时：工业虚拟仿真技术的基本原理第9-12课时：工业虚拟仿真软件的操作方法第13-16课时：工业的编程与调试第17-20课时：创新实践与团队协作第21-24课时：实践项目与案例分析第25-28课时：期末复习与考试七、教学注意事项1. 确保学生掌握工业的基本概念和分类，以便能够更好地理解虚拟仿真技术。