弧焊机器人开放实验实验指导书.pdf

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弧焊机器人开放实验实验指导书pdf,提供“弧焊机器人开放实验实验指导书”免费资料下载,主要包括实验目的、实验设备及主要技术指标、实验材料、实验原理等内容,可供学习使用。
以最小的结构尺寸为代价获取最大的工作空间,并且能以较高的位置精度和最优路径到达指 定位置,因此这种类型的机器人操作机在焊接领域得到广泛的应用。 变位机作为机器人焊接生产线及焊接柔性加工单元的重要组成部分,其作用是将被焊 工件旋转(平移)到最佳的焊接位置。在焊接作业前和焊接过程中,变位机通过夹具来装卡和 定位被焊工件,对工件的不同要求决定了变位机的负载能力及其运动方式。为了使机器人操 作机充分发挥效能,焊接机器人系统通常采用两台变位机,当在其中一台上进行焊接作业时, 另一台则完成工件的上装和卸载,从而使整个系统获得最高的费用效能比。 机器人控制器是整个机器人系统的神经中枢,它由计算机硬件、软件和一些专用电路 构成,其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学及动力学软件、机器人 控制软件、机器人自诊断及自保护软件等.控制器负责处理焊接机器人工作过程中的全部信 息和控制其全部动作。所有现代机器人的控制器都是基于多处理器,根据操作系统的指令, 工业控制计算机通过系统总线实现对不同组件的驱动及协调控制 焊接系统是焊接机器人完成作业的核心装备,其主要由焊枪、焊接控制器及水、电、 气等辅助部分组成。焊接控制器是由微处理器及部分外围接口芯片组成的控制系统,它可根 据预定的焊接监控程序,完成焊接参数输入、焊接程序控制及焊接系统故障自诊断,并实现 与本地计算机及手控盒的通讯联系。用于弧焊机器人的焊接电源及送丝设备由于参数选择的 需要,必须由机器人控制器直接控制,电源在其功率和接通时间上必须与自动过程相符。 在焊接过程中,尽管机器人操作机、变位机、装卡设备和工具能达到很高的精度,但由 于存在被焊工件几何尺寸和位置误差,以及焊接过程中热输入能引起工件的变形,传感器仍 是焊接过程中(尤其是焊接大厚工件时)不可缺少的设备。传感器的任务是实现工件坡口的定 位、跟踪以及焊缝熔透信息的获取。 中央控制计算机在工业机器人向系统化、PC化和网络化的发展过程中发挥着重要的作 用。通过串行接口与机器人控制器相连接,中央控制汁算机主要用于在同一层次或不同层次 的计算机形成通讯网络,同时与传感系统相配合,实现焊接路径和参数的的离线编程、焊接 专家系统的应用及生产数据的管理。 安全设备是焊接机器人系统安全运行的重要保障,其主要包括驱动系统过热自断电保 护、动作超限位自断电保护、超速自断电保护、机器人系统工作空间干涉自断电保护及人工 急停断电保护等等,它们起到防止机器人伤人或周边设备的作用。在机器人的工作部还装有 各类触觉或接近传感器,可以使机器人在过分接近工件或发生碰撞时停止工作。 2、 CLOOS-76AW弧焊机器人关节结构 Axis 3 Axis 4 Axis 2 Axis 5 Axis 1 Axis 6 for example Axis 7 for example Axis 8 图2弧焊机器人的关节结构 3、弧焊机器人的运动模式 1)弧焊机器人的坐标系 机器人的坐标系分为:关节坐标系(图3)和直角坐标系(图4)。关节坐标系是单轴 运动方式,在关节坐标模式下通过示教盒可以控制机器人各轴围绕关节旋转运动,该运动方 式适合机器人进行大范围运动时使用。直角坐标系为多轴合成运动方式,机器人以焊丝尖端 为相对坐标原点,按笛卡儿直角坐标运动,该方式适合靠近工件时的小范围机器人运动姿态 调整和示教 U-axIS R B- T-axis Z-a Y-axis aI X 图3关节坐标 图4直角坐标 2)弧焊机器人的运动方式 机器人的运动方式分为PTP方式和CP方式。PTP方式为点到点方式(即机器人以全速 从起始点运动到终点,而对两点间轨迹不做规定)。CP方式为连续轨迹方式(即机器人以设 定的速度按特定轨迹从起始点运动到终点)。基于以上特点可知,对弧焊机器人进行编程时, 如果仅仅是空间运动或位置变换,应该使用PTP运动方式,而机器人进行焊接操作时(即 对焊缝轨迹编程),宜采用CP运动方式。 3)弧焊机器人的工作模式 弧焊机器人有如下工作模式: EDI模式:编辑程序。在EDI模式下创建、编辑、编译、管理所有的焊接程序。 TEA模式:测试外部设备。对弧焊机器人ⅣO接口进行管理与测试。 TCP模式:修正焊枪坐标。当吏换不同形状的焊枪或焊枪变形校正后对焊枪坐标进行 修正。 TECH模式:示教方式。对所有工作点进行示教操作。 本次实验最重要和要求学生掌握的是EDI模式和TECH模式。 4)弧焊机器人的指令系统 弧焊机器人的指令系统十分复杂,本次实验要求掌握如下指令: GP(P1,P2,P3,…,,Pn);表示以PTP模式依次以直线从第P1点运动到第Pn点 GC(P1,P2,P3,…,P)表示以CP模式依次以直线从第P1点运动到第Pn点 ARC(P1,P2,P3)表示以CP模式走以点P1,P2,P3确定的圆弧 LISTn(…)定义焊接规范参数,并以序号n命名。如 listI即1号规范。指令括号中 的参数由专用程序操作输入 s()表示在该指令之后的所有CP模式运动中调用第n号焊接规范 机器人的任意运动轨迹都是由直线和圆弧近似而成,因此弧焊机器人的编程过程主要 包括两方面的内容:一是关键点坐标的示教,二是用弧焊机器人指令系统对各点间确定的轨 迹(直线或圆弧)及运动关系的描述。 5)编程举例: 6 5 图2编程举例 如图2所示,工件上2、3、4,5,6点确定的是焊缝轨迹,1为机器人的初始位置。因 此从1点到2点和从6点到1点是空间轨迹,从2点到第6点是焊缝轨迹。如果要求2、3 段焊缝和3、4、5、6段焊缝的焊接规范不同,则整个机器人焊接过程的程序为: 1LIST1(…)具体参数略 2LIST2(…)具体参数略 3 MAIN 表示程序开始 4GP(1,2)机器人焊枪从1点以PTP方式运动到2点 5S(1) 调用焊接规范1 6GC(2,3)从点2以直线按规范1焊接到点3 7S(2) 调用焊接规范2 8ARC(3,4,5)从点2开始用焊接规范2焊接以3、4、5点确定的圆弧型焊缝 9GC(5,6)从点5以直线按规范2焊接到点6 10GP6,1)从6点以PTP方式运动到1点 12 END 11行和12行表示程序结束 五:实验内容: 弧焊机器人柔性焊接单元的生产过程与普通的焊接生产过程不同,它具有自己的特点 为了使学生对弧焊机器人柔性焊接单元的生产过程具有全面的认识,实验设计了以下几个方 面的内容: 、根据提供的实验材料,学生自己设计一个较为简单的焊接结构件,指导教师对学生设计 的焊接结构件提出改进意见使其符合机器人焊枪可达性的要求,然后通过手工点焊装 配 2、根据所选用的材料,査阅资料选用合适的焊接规范,并进行焊接工艺实验,制定合适的 焊接规范。 3、制定合理的焊接顺序,防止焊接变形。规划机器人的运动路径,指导教师对学生设计的 运动路径提出改进意见,避免运动死区和危险碰撞的发生。 4、根据设计的焊接机器人运动路径,规划关键点,并对关键点进行机器人和变位机的示教 和记忆操作。 5、进行焊接程序的编制,对程序编译排错后进行试运行,试运行时观察是否有碰撞和运动 死区,并应仔细观察焊枪姿态是否正确。 6、以上操作均正常后,进行实际焊接实验,将焊接结构件焊接完成。 7、对实验结果和焊接缺陷进行分析,提出下一步改进意见并实施, 按要求的内容和格式完成实验报告 六:思考题: 1、机器人不同的坐标系有什么特点?各用在什么情况下? 2、为什么焊接过程和空间运动过程采用不同的运动方式? 3、机器人由哪几部分组成?各有什么作用? 4、机器人编程有哪几个关键的过程?

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2019-10-13
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