数控路径仿真技术在焊接设备离线编程中的应用

王萌

摘要 在不锈钢车体制造过程中，点焊技术作为重要的焊接过程，自动点焊设备在不锈钢车体制造过程中得到了广泛应用。自动点焊设备使用前需进行编程工作，其中离线编程技术拥有成本低、效率高等优点，成为自动设备编程工作的首选技术。但是使用离线编程技术编制的程序不能完全模拟实际工况，如不经过虚拟验证，则会损坏设备和工件。本文介绍了一种路径仿真技术，在计算机绘图中虚拟设备的运动轨迹，检验设备焊接电极与工装、工件的碰撞与干涉。同时计算运动路径的总长度，辅助优化路径，减少设备焊接电极的运动提高设备效率。

关键词 不锈钢车体制造；离线编程；数控路径仿真技术

在不锈钢车体制造过程中，焊接过程需要点焊技术作为支撑，也十分重要。焊接机器人主要用于工业自动化领域，其广泛应用于不锈钢车体及其零部件的制造，其中应用最多的以弧焊、点焊为主。近年来，车体制造的批量化、高效率和对产品质量一致性的要求，使机器人生产方式在不锈钢车体焊接中获得了大量应用。不锈钢车体的主要工序是点焊和弧焊，据统计点焊占95%。随着焊接机器人的大量应用，如何提高其工作效率和使其發挥更大的作用成为关键问题，而机器人的灵活性和智能性很大程度上取决于机器人的编程能力。

设备焊接程序编制完成后，由于程序的数据量非常庞大，程序中的每一步操作是否能够满足生产需要，程序中的各个参数是否正确，是一个关键问题。如果将设备焊接程序直接应用于实际工况中，一旦程序中的某一个参数出现错误，则会导致设备与工件、工装发生碰撞，导致设备、工装或工件的损坏，给公司带来损失。如果出现人员伤害，则损失更加巨大。因此程序路径仿真，检验碰撞与干涉则是机器人编程工作不可或缺的组成部分。

1离线编程技术与数控路径仿真技术的概念

机器人离线编程系统是利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其工作环境的几何模型，再利用一些规划算法，通过对图形的控制和操作，在离线的情况下进行轨迹规划。通过路径仿真技术进行三维图形仿真，以检验编程的正确性，最后将生成的代码传到机器人控制柜，以控制机器人运动，完成给定任务。

机器人它需要建立正确的物理墨香，并且对编辑结果进行处理，一般分为以下几个步骤：1）CAD建模，包括零件建模、设备建模、几何模型图形处理；2）图形仿真，主要程序顺序选定；3）编程及路径点的设定；4）路径仿真，检验碰撞与干涉。

下文以不锈钢车体制造过程，侧墙模块离线编程过程作为基础，使用的设备侧墙预组点焊机。本文重点讨论程序路径仿真过程。离线编程过程在本文中不做介绍。

2数控路径仿真技术在虚拟检验中的过程

数控路径仿真技术在焊接编程过程具有重要的意义，也是不可缺少的组成部分。数控路径仿真利用计算机模拟实际的设备的焊接过程，是验证数控运行程序的可靠性的有力工具，能减少或避免设备的试运行，降低风险，提高效率。

2.1导入离线编制好的程序

将编制完成的程序导入到EXCEL中。第一列为焊点的序号，第二列为焊点的x轴坐标，第三列为焊点的Y轴坐标，第四列为焊接参数代号，第五列为设备电极的开口形式，第六列为焊点的z轴坐标，第七列为电极的摆角度数。将程序按照规定的文件名称，放到计算机中指定的位置，等待“仿真程序”调用。

2.2调用仿真程序

打开AUTOCAD。本文中使用的AUTOCAD版本是2007版。经过测试，本文提供的仿真程序可适用2004，2006等版本的AUTOCAD软件。选择菜单中的工具宏加载工程，选择编制好的“仿真程序”。

2.3运行仿真程序

加载“仿真程序”后，运行刚加载的程序。路径仿真运行后，程序在AUTOCAD中绘制出电极的运行轨迹和焊点序号。

2.4检验路径

将部件的三维模型以原点位置作为基准，复制到AUTOCAD。通过三维动态观察器进行路径与工件干涉的检验。同时在路径不通过的区域，设置工装的压紧位置，保证实际生产过程中电极的运行不会与工件或工装发生干涉，或偏离预定的位置。

3实施效果

路径仿真程序以AUTOCAD软件为平台，基于焊接设备电极运行程序和部件的三维模型，实现焊接设备电极的路径仿真功能。路径仿真技术提供了方便的观察手段，便于用户的操作，可提前发现电极运行轨迹中存在的问题，给焊接设备离线编程人员带来方便。本方法已经在车体制造过程中使用，成功的检查出多处设备控制程序中的错误。实践证明该方法功能稳定，取得了较好的效果。endprint