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浅谈离线编程及其在机器人焊接方面的应用

  2021年10月08日  

  美国著名组装杂志《ASSEMBLY》曾引用国际机器人联合会的一段数据:全球约有一半的工业机器人被用于焊接,其中点焊机器人占33%,弧焊机器人占16%。在我国,焊接机器人同样举足轻重。中国前瞻产业研究院今年的数据显示,这两年国内焊接机器人市场规模在不断扩大,市场年复合增长达15%以上。

  无论是哪种类型的机器人,焊接自动化的首要目标是缩短生产周期。在这个或那个生产步骤节省几毫秒,累加起来,最后节省下来的总时长可以非常惊人。

  如果您是制造业从事者,您可能听过,离线编程技术的发展为机器人焊接带来了质的飞跃。那么,问题来了:

  “离线编程究竟是什么?”

  机器人和数控机床的离线编程是自动化生产的重要一环。离线编程指,在建立了机器人和数控机床的三维模拟场景后,经由软件仿真计算,生成控制机器人运动轨迹,进而生成机器人的控制指令。工程师可以由此来控制物理环境中的机器人和数控机床。

图:使用FASTSUITE飞思德进行弧焊离线编程(安川双臂协作机器人)

  与普通机器人示教编程不同,在离线编程过程中,机器人等生产设备无需离开生产线,生产不必中断。在电脑中导入CAD数据后,程序员可以通过离线编程软件对机器人的焊枪角度,手臂配置、进给/速度、功率、运动轨迹等进行全方位设置,创建、优化并验证焊接计划。编程完成后,实际加工流程将由自动化系统执行。同时,执行效果的监控也是全自动的。借助离线编程,焊接周期将明显缩短,并且焊接结果质量也将显著提高。

  “我想安装新加工单元/生产新零件,但担心生产进度受影响,怎么办?”

  采用多品种小批量方式的企业,或是想建安装加工单元的企业,往往担心新计划的执行将影响生产进度。

  如果对机器人采用手工示教,整个示教过程通常耗时数天甚至数周。这期间机器人无法同时生产,必须处于停机状态。不仅如此,只有当全部新设施安装完毕后,才能开始示教。您的生产进度和产量自然受到严重影响。

  别担心!离线编程软件可以完美解决您的烦恼。通过使用离线编程软件,机器人的编程和验证将从实际安装中剥离出来。在新加工单元或新零件的生产设施实际被搭建前,软件就已经完成对机器人的编程和验证了。这样,一旦实际安装完成,机器人就能立刻开始生产。

  “如何应对越来越复杂的焊接任务?”

  随着智能制造时代的到来,使用机器人加工小批量特殊零件早已不是什么新鲜事。在焊接领域,机器人可以完成的任务不仅限于几个焊点的焊接,还可以胜任多层多道焊,跳焊等多种复杂运动轨迹。为了应对越来越复杂的焊接任务,系统集成商必须加速安装过程,并同时确保不在设计环节出错。

  三维离线编程与仿真软件是确保上述目标得以实现的关键。从工厂空间模型开始,软件应当支持在模型中插入物理障碍,以模拟真实环境:比如添加建筑物立柱、低间距结构和现有车道。您也可以添加空间模型与这些障碍的关键连接点。

  离线编程软件通常也应支持碰撞检测。您可以在三维模型中创建、尝试和完善机器人运动轨迹,处理复杂几何形状,找到最佳焊接路径。机器人得以避开障碍物,并可以通过狭窄空间。

  来自德国的数字化工厂软件——FASTSUITE飞思德

  FASTSUITE飞思德是一款由德国上市公司CENIT所开发的三维仿真平台,是一套完整、独立的仿真与离线编程软件,可以为单一加工单元乃至整条生产线打造数字化双胞胎。飞思德可集成各类焊接工艺(例如弧焊、激光焊接),创建精确、均匀、高质量的焊接程序:

  ● 可导入各类CAD数据格式,高度灵活(STEP、IGES和JT、CATIA、NX、SolidWorks等接口可选)

  ● CAD路径算法,可直接从三维CAD数据轻松定义焊接路径,包括自动进退刀运动

  ● 自动碰撞检测

  ● 易于调整参数,如焊缝偏移量、枪距等

  ● 支持从可定制的数据库中选择正确的WPS(焊接工艺规范)

  ● 定制一套工艺说明,完美符合焊接初始、启动和结束的要求,并设置完整的激光参数

  ● 支持所有参数的自定义过程指令,以重复使用已测试过的参数集

  ● 自动定位、外部轴插补和工件定位,以达到完美的零件定位

  ● 强大、专业的团队服务

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