隨著市場競爭的加劇，以及對焊接質量要求的不斷提高，提高勞動生產率、降低成本、改善焊接現場的作業環境、實現焊接自動化等要求已成為行業的共識。其中，焊接自動化主要依靠計算機控制，采用機器人技術來實現，可以提高生產效率、改善勞動條件、穩定和保證焊接質量，是焊接技術發展的方向。

　　一、傳統焊接機器人系統介紹

　　1、傳統焊接機器人的工作方式

　　焊接機器人在現代自動化生產中已得到廣泛應用，目前其主要的工作方式為示教再現：操作人員利用示教盒控制機器人運動，使焊接頭到達焊接作業所需位置，并記錄下各個示教點的位姿數據，隨后機器人便可以在“再現”狀態下完成這條焊縫的焊接。其中，在線示教編程的過程中必須停止生產作業，而且在沒有視覺傳感器跟蹤的情況下，機器人運動軌跡的精度主要依賴于操作者進行示教時的細致程度及目測精度。

　　2、示教再現型機器人存在的技術問題

　　在實際生產應用中，示教再現型機器人存在的主要技術問題：⑴在編程時，機器人系統成為一個相對獨立的單元，在整個生產過程中難以實現與其他系統的無縫集成，致使過程繁瑣，效率低下；⑵示教的精度完全靠示教者的經驗目測決定，對于復雜焊縫，難以獲得令人滿意的示教效果；⑶示教過程中，示教人員容易疲勞，且處在機器人工作的危險環境下；⑷目前，國內焊接件的加工及裝配的精度經常達不到機器人開環焊接的要求。

　　隨著焊接機器人在中小批量生產企業中的應用不斷擴大，以及焊接作業的復雜程度不斷增加，傳統的示教編程方式已經很難適應現代焊接生產發展的要求。解決問題的有效途徑之一，就是采用離線編程技術，把操作者從在線示教編程中解放出來，并充分發揮焊接機器人的使用效率，提高生產過程的自動化，進一步降低生產成本，提高焊接精度。

　　二、機器人智能模擬軟件系統介紹

　　機器人智能模擬軟件與機器人在實際生產中運行的軟件完全一致。因此，通過機器人智能模擬軟件可執行仿真，所用均為車間中實際使用的真實機器人程序和配置文件。機器人智能模擬軟件的主要功能如下：

　　CAD導入

　　機器人智能模擬軟件可方便地導入各種主流CAD格式的數據，包括IGES、STEP、VRML、VDAFS、ACIS及CATIA等。機器人程序員可依據這些精確的數據編制精度更高的機器人程序，從而提高產品質量。

　　AutoPath

　　AutoPath是機器人智能模擬軟件中最為節省時間的功能之一。該功能通過使用待加工零件的CAD模型，僅在數分鐘之內便可自動生成跟蹤加工曲線所需要的機器人位置（路徑），而這項任務以往通常需要數小時甚至數天。

　　程序編輯器

　　程序編輯器（ProgramMaker）可生成機器人程序，使用戶能夠在Windows環境中離線開發或維護機器人程序，可顯著縮短編程時間并改進程序結構。

　　路徑優化

　　如果機器人程序包含接近歧義點的動作，機器人智能模擬軟件可自動檢測出來并發出報警，從而防止機器人在實際運行中發生這種現象。仿真監視器是一種用于機器人運動優化的可視工具，紅色線條顯示可改進之處，以使機器人按照最有效方式運行，可以對TCP速度、加速度、奇異點及軸線等進行優化，從而縮短周期。

　　Autoreach

　　Autoreach自動進行可到達性分析，使用十分方便，用戶可通過該功能任意移動機器人或工件，直到所有位置均可到達，在數分鐘之內便可完成工作單元平面布置驗證和優化。

　　虛擬示教臺

　　虛擬示教臺是實際示教臺的圖形顯示，其核心技術是虛擬機器人（VirtualRobot）。從本質上講，所有可以在實際示教臺上進行的工作都可以在虛擬示教臺（QuickTeach）上完成，因而是一種非常出色的教學和培訓工具。

　　事件表

　　事件表是一種用于驗證程序的結構與邏輯的理想工具。程序執行期間，可通過該工具直接觀察工作單元的I/O狀態。可將I/O連接到仿真事件，實現工位內機器人及所有設備的仿真。該功能是一種十分理想的調試工具。

　　碰撞檢測

　　碰撞檢測功能可避免設備碰撞造成的嚴重損失。選定檢測對象后，機器人智能模擬軟件可自動監測并顯示程序執行時這些對象是否會發生碰撞。

　　VB應用程序

　　該系統可采用VB應用程序（VisualBasicforApplications）改進和擴充機器人智能模擬軟件功能，根據用戶具體需要開發功能強大的外接插件、宏，或定制用戶界面。

　　PowerPac’s

　　通過進行一系列基于機器人智能模擬軟件的應用開發，使機器人智能模擬軟件能夠更好地適用于弧焊、彎板機管理（BendWizard）、點焊、絕對精度（CalibWare）以及葉片研磨等應用。

　　直接上傳和下載

　　整個機器人程序無需任何轉換便可直接下載到實際機器人系統。

　　三、機器人智能模擬軟件的應用

　　1、機器人光纖激光加工系統

　　機器人光纖激光加工系統主要是由光纖激光器、機器人(本體和控制柜)、水冷系統、光束傳輸系統、激光頭和工件裝夾系統組成。

　　該系統中激光器采用光纖激光器，機器人為六軸聯動高精度機器人，裝有安全開關。借助于示教盒上的安全開關，示教過程中脫手或握力過大都會關掉伺服，使機器人停止，因此可安全地操作。激光柔性加工系統一般包括控制用計算機或者PLC、激光器、機械運動裝置或機器人、光纖傳送和光束變換裝置及其他輔助設施。這是一種設備相對不多，但對其精度、實時性、安全性、集成度要求較高的精密控制系統。

　　2、機器人智能模擬軟件仿真及離線編程步驟

　　⑴創建工作站。

　　⑵根據項目/系統要求，利用機器人智能模擬軟件的建模功能創建模型，或直接導入已設計方案中的模型。

　　⑶創建機器人系統。在模型庫中添加適當型號的機器人，放入創建好的工作站中。

　　⑷導入工具(激光焊接頭)，為工具設定本地原點，設定本地原點的方向與工作站大地坐標系方向一致。

　　⑸創建工具坐標系TCP。

　　⑹創建或導入工件模型，建立工件坐標系。

　　⑺運動路徑仿真。

　　⑻焊接任務規劃。通過人機交互方式，幫助系統進行焊接任務規劃，選擇焊接順序，對長焊縫、曲折焊縫的分段處理以及制訂焊接工藝等，最后形成簡單的待焊焊縫，以一定格式輸出給后續模塊處理。

　　⑼焊接路徑優化。優先考慮變位機的運動，盡量使焊縫位于平焊位置。根據焊縫姿態和焊槍姿態對機器人的運動進行優化。同時，進行碰撞檢測和相鄰焊縫之間焊槍姿態和機器人運動速度的圓滑過渡處理。

　　⑽焊接參數優化。系統根據焊接方法、板厚、坡口形式及焊槍姿態在焊接參數數據庫選擇焊接參數，或進行編輯、修改或直接輸入焊接參數，使系統能夠根據焊縫的姿態或者板厚等焊接條件的變化，實時地改變焊接參數，從而獲得最佳的焊接效果。

　　⑾圖形仿真。模擬整個焊接過程，檢查發生碰撞的可能性及機器人的運動是否合理，并計算機器人的工作循環時間，為離線編程結果的可行性提供參考。

　　⑿焊接加工文件的自動生成。把規劃結果轉換成機器人控制柜(MRC)能夠識別的語言，生成加工文件。加工文件下載到MRC上，由MRC執行，實現焊接。

　　3、機器人智能模擬軟件仿真與離線編程的優點

　　⑴路徑仿真可用于項目初期的可行性分析，有效提高工作效率，縮短項目研發時間。

　　⑵可避免項目設計的致命錯誤，保證系統按期執行。

　　⑶可在辦公室內完成機器人編程，無需中斷生產，減少機器人停機時間。

　　⑷機器人程序可提前準備就緒，提高整體生產效率。

　　⑸讓程序員脫離潛在的危險環境。

　　⑹一套編程系統可給多臺機器人編程，借助機器人智能模擬軟件可在不影響生產的前提下執行培訓、編程和優化等任務。

　　⑺能完成示教難以完成的復雜、精確的編程任務。

　　⑻通過圖形編程系統的動畫仿真可驗證和優化程序，采用后置處理技術將程序輸出給車間工作的機器人。

　　四、結束語

　　隨著計算機三維繪圖技術的成功應用，離線編程系統的實踐成為現實，它使機器人焊接成為一種便于操作和集成的、具有充分柔性的超級工具，不僅解放了勞動力，提高了生產效率，也為企業帶來了巨大的經濟效益。