基于CAD的机器人焊接和切割离线编程系统是工业自动化领域的一项重要技术。在现代工业生产中，产品的生产周期和制造成本直接影响到企业的竞争力。传统的人工操作已不能满足现代工业对高效率、低成本和高精度的要求。机器人作为自动化生产的重要组成部分，其编程系统的柔性优势可以有效应对这些挑战。然而，传统的示教编程方法存在一些固有缺陷，如编程效率低下、精度不稳定、依赖操作员经验等，这些问题限制了机器人编程技术的广泛应用。
为解决上述问题，机器人离线编程技术应运而生。机器人离线编程系统是利用计算机图形学的成果，通过计算机辅助设计（CAD）技术，对机器人工作路径进行模拟和编程。这类系统可以显著提高编程效率，减少对操作人员经验的依赖，同时通过计算机模拟和仿真功能，提前发现并解决潜在的生产问题，优化工作流程，提高生产质量。
目前国际市场上已经存在一些成熟的商用机器人离线编程软件，如WorkSpace、RobCAD和Robotworks等。这些软件各有特点，例如WorkSpace软件采用了ACIS作为三维底层核心，能与AutoCAD等CAD软件进行数据交换；RobCAD软件主要应用于汽车白车身点焊、喷涂、激光切割等领域；Robotworks则集成到SolidWorks软件中，能够生成多个品牌的机器人程序。
国内的哈尔滨工业大学、南京理工大学等在焊接机器人离线编程领域进行了大量研究工作。特别是哈尔滨工业大学开发的离线编程软件在针对性加工方面已较为成熟。不过，现有商业软件在离线编程能力上仍有不足，具体模型的姿态和轨迹规划操作困难，无法满足更复杂的工艺需求。
基于以上背景，本文介绍了一种自主研发的基于CAD的机器人离线编程系统。该系统以SolidWorks为开发环境，实现了CAD、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助工艺规划（CAPP）和计算机辅助工程（CAE）的集成。这样的集成可以实现从设计到加工的无缝链接，大大简化了从产品设计到实际生产的流程。
该离线编程系统能够在Windows环境下运行，主要任务包括机器人工作站的空间布局、姿态定义、计算机辅助焊接工艺规划、自动编程和干涉检测等。系统主要由姿态定义模块、后处理模块、仿真模块和焊接/切割工艺模块（专家系统）模块等组成。该系统采用了交互式全中文菜单驱动环境，方便用户操作。
姿态定义模块能够对弧焊和火焰切割姿态进行定义，支持直线和曲线的姿态定义。焊缝信息提取模块通过人机交互方式获取焊缝的几何特征信息，并定义焊点处的工作面和所需姿态。切割信息提取模块则针对火焰切割进行特定的姿态定义，其模型中已包含切割成型面的造型，可等价于焊接中的工作面。
在该系统中，焊接和切割工艺信息可以通过专家系统自动获取。通过对焊缝几何特征的分析，系统能够自动计算并生成相应的焊接路径。后处理模块则负责将计算机生成的程序代码转换成机器人控制器能够识别和执行的指令。
基于CAD的机器人焊接和切割离线编程系统是工业自动化领域的一次革命性进步。该系统不仅提高了编程的效率和精度，还大幅度降低了对人工操作的依赖，为现代工业生产提供了高效、可靠的解决方案，有力推动了机器人技术在工业生产中的应用和发展。随着技术的进一步发展，未来的离线编程系统将更加智能化、自动化，为更多复杂场景和工艺提供支持，极大地拓展机器人技术的应用范围和深度。
