摘要：机器人离线编程焊接成为焊接自动化技术现代化的主要标志。基f'robotstudio焊接机器人工作站，通过导入s0lidworks软件创建
的焊件三维装配体．可实现三维装配体复杂空间曲线焊缝程序的自动创建，并对程序进行解析、测试和模拟。该离线编程系统以及生
成的焊缝程序可加载至车闭的生产机器人真实控制器内。提高焊接质量和降低生产成本。
关键词：焊接；机器人；离线编程；robotstudio
中图分类号： tg444．73 文献标识码： b
焊接机器人在现代生产中已得到广泛应用．而我国目前应
用的焊接机器人主要依靠在线示教的工作方式。进行在线示教
编程时必须停止生产作业．而且在没有视觉传感器跟踪的情况
下．机器人运动轨迹的精度主要依赖于操作者的耐心、细致程
度及其目测精度。随着焊接机器人在中小批量生产企业中应用
的不断扩大，以及焊接作业的复杂程度不断增加，传统的示教
编程方式已经很难适应现代焊接生产发展的要求。解决问题的
有效途径之一，就是采用离线编程技术，把操作者从在线示教
编程中解放出来．并充分发挥焊接机器人的使用效率，进一步
提高生产过程的自动化，降低生产成本，提高焊接精度。
在锅炉、化工容器、自行车车架、大型储油罐等生产制造
中，以多个支管和主管形成的接头焊缝均为复杂的空间曲
线— — 马鞍形焊缝。而马鞍形焊缝采用人工焊接劳动强度大、
生产效率和焊接质量低．因此采用高自动化和柔性化的弧焊机
器人进行焊接非常必要。采用在线示教机器人进行焊接，即使
熟练的示教人员要示教好一条马鞍形焊缝也往往也需花费半个
工作et。而锅炉、化工容器等焊接件的主管和支管直径种类繁
多，需要示教的马鞍形焊缝多达上百个，生产效率明显降低。
因此，在这些复杂马鞍形焊缝零部件的焊接中，更加迫切需要
采用离线编程技术，提高企业生产的自动化和柔性化 ]。
笔者通过利用solidworks进行三维建模， 结合abb
robotstudio v5．07的离线编程和机器人仿真功能。探讨对这种
复杂马鞍形焊缝零部件的机器人焊接离线编程技术，并对程序
进行测试、解析和模拟。
1 创建焊接路径程序流程
离线编程流程方框图如图1所示。
收稿日期：2007—04—02：修回日期：2007—07—25
创建机器人系统h 创建目标和路径添加控制h 检查目标方位
检查伸展极度h 将程序与虚拟控制器同步h 测试程序
圈1 离线编程流程方框图
2 创建焊接路径和路径程序分析
abb robotstudio v5．07是abb公司最新发行的机器人模拟
与离线编程工业工具。它以abb virtualcontroller为基础，与机
器人在实际生产中运行的软件完全一致。因此，借助abb模拟
与离线编程软件robotstudio，可在家或办公室完成机器人编
程，再将程序加载至车间的真实irc5控制器内，从而提高整
体生产效率和焊接质量。
2．1 创建焊接路径
依据图1的离线编程流程方框图．打开已创建的6关节机器
人焊接工作站，如图2所示。
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图2 机器人焊接工作站
从图2中可见，焊接工件的焊缝为管与管形成的复杂马鞍
形空间曲线，该空间曲线是化工容器、大型储油罐、锅炉等机
械构件的典型焊接作业路径。由于robotstudio软件的三维造型
功能弱， 因此在solidworks软件中创建焊件的三维装配体cad
图形， 再利用robotstudio的cad 图形转换功能转换成
44 ·焊接设备与材料· 焊接技术 第36卷第5期2007年1o月
robotstudio的后缀名为．sat的格式文件。将被焊工件装配几何
体导入已创建的robotstudio焊接机器人工作站中，以便为
robotstudio在创建焊接作业路径曲线时提供基于精确cad的管
与管马鞍形三维空间曲线。
图3为robotstudio选择基于焊件cad模型物体间边界的管
与管三维马鞍形焊接作业路径。图3中左边黄色警告符号 和
圈表示该robotstudio机器人不具备有效轴配置的目标点，因此
机器人不能到达三维马鞍形焊缝。右键单击路径并选择自动配
置．机器人依次到达路径内的每个目标并添加控制以便设置配
置。随后通过检查目标方位，调整焊枪tcp的姿态，以便机器
人的焊枪tcp点到达整个空间焊缝和电弧产生的热量沿焊缝均
匀分布．保证焊缝的力学性能。最后检查工作站的伸展极度，
使机器人能够到达所创建的整个焊接路径，图3中的黄色警告
符号消除变成④和园，完成机器人可达的焊接路径，见图4的
左边。
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图3 无轴配置的无效目标点和路径
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