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        ABB弧焊機(jī)器人系統(tǒng)焊接路徑規(guī)劃模擬研究

        2022-06-29 06:32:22周龍桂陸云
        裝備維修技術(shù) 2022年6期

        周龍桂 陸云

        摘 要:為了改善ABB弧焊機(jī)器人焊接質(zhì)量,本文以焊接路徑規(guī)劃作為切入點,建立在工件焊接基礎(chǔ)上,構(gòu)建路徑規(guī)劃模型。該模型的信息來自手動示教方式應(yīng)用,根據(jù)起始點和終點創(chuàng)建向量,并計算焊縫離散點坐標(biāo),采取投影、坐標(biāo)轉(zhuǎn)化等一系列處理,結(jié)合離散編程,形成路徑規(guī)劃模型。模擬結(jié)果表明,該算法能夠?qū)崿F(xiàn)角焊接路徑的高效高精準(zhǔn)規(guī)劃。

        關(guān)鍵詞:路徑規(guī)劃;離散化;機(jī)器人

        經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展時代背景下,自動化制造產(chǎn)業(yè)逐漸向工業(yè)機(jī)器人作業(yè)方向轉(zhuǎn)變,并且在多個工廠推行,成為現(xiàn)階段工業(yè)發(fā)展不可缺少的工具之一[1]。焊接路徑規(guī)劃作為機(jī)器人技術(shù)的核心,在很大程度上決定了作業(yè)質(zhì)量,如何準(zhǔn)確規(guī)劃焊接路徑成為了當(dāng)前重點研究內(nèi)容[2]。目前,國內(nèi)已經(jīng)提出了一些路徑規(guī)劃策略,但是大部分未能通過驗證。為了加深對此方面內(nèi)容的探究,本文選擇比較常見的直線焊縫作為研究對象,探究其軌跡規(guī)劃策略。

        一、ABB弧焊機(jī)器人焊縫離散化處理

        按照手動示教方式,獲取與焊縫相關(guān)信息。信息中,起始位置記為 ,終止位置記為 。假設(shè)機(jī)器人作業(yè)焊接速度為V0,在對焊縫曲線采取離散化處理時,產(chǎn)生的插補(bǔ)周期記為T。

        從焊縫的起始端開始計算,沿著焊縫處理方向,連接起點和終點,形成有向向量,記為 ,該向量的計算公式如下:

        三、焊接路徑規(guī)劃模擬實驗

        1、確定焊縫點位置

        本次模擬試驗中,選取角焊接工藝作為機(jī)器人焊接方式[3]。其中,焊接對象為兩塊平面鋼板組成的工件。其中,工件焊接起點坐標(biāo)為 ,工件焊接終點為 。設(shè)定插補(bǔ)周期T=5s,機(jī)器人的焊接作業(yè)速度 。

        第一步:對機(jī)器人焊縫采取離散化處理,生成焊縫點坐標(biāo)。其中。

        第二步:將焊縫點坐標(biāo)組成空間直線,根據(jù)直線關(guān)系,構(gòu)建離散點輔助坐標(biāo)系[4]。

        第三步:將示教三點帶入輔助坐標(biāo)系中,采用三點標(biāo)定方法,得到關(guān)系矩陣,即機(jī)器人與工件之間的關(guān)系,得到如下矩陣:

        以機(jī)器人基坐標(biāo)系為參照,根據(jù)公式(7)計算各個焊縫離散點,生成位姿矩陣。

        2、模擬效果分析

        本次模擬實驗選取Robotstudio作為模擬工具,對ABB機(jī)器人的焊接作業(yè)進(jìn)行模擬,主要包括機(jī)器人的六個關(guān)節(jié)。以下為模擬步驟:

        第一步:將角焊接縫模型導(dǎo)入其中,在軟件中創(chuàng)建角焊縫模型,實施格式為.stl,而后將此模型導(dǎo)入工作站中。

        第二步:在工作站中調(diào)用焊接輔助模型,開啟軟件數(shù)據(jù)庫后查詢即可獲取,對ABB機(jī)器人下達(dá)焊接操作命令。

        第三步:設(shè)置角焊接路徑,借助可視化系統(tǒng),控制機(jī)器人焊接路徑。

        按照上述操作的同時,計算各個離散點的位姿,并將計算結(jié)果輸入Bobotstudio當(dāng)中,形成路徑規(guī)劃方案。為了提高機(jī)器人焊接精準(zhǔn)度,對焊槍的姿態(tài)進(jìn)行調(diào)整,校正后開始焊接。如圖2所示為焊縫離散化處理及編程檢驗現(xiàn)場。

        焊接實驗結(jié)果表明,本焊接路徑規(guī)劃模型能夠準(zhǔn)確找到焊縫位置,形成較為合理的焊接路徑,不僅提高了焊接效率,而且焊接質(zhì)量也得到了保障。

        總結(jié)

        本文引入焊縫離散化技術(shù),探究ABB機(jī)器人焊接路徑規(guī)劃方法。通過離線編程,對工件坐標(biāo)采取轉(zhuǎn)化處理,創(chuàng)建輔助坐標(biāo)系與機(jī)器人基坐標(biāo)系之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系,形成焊接路徑規(guī)劃矩陣。模擬結(jié)果顯示,本文提出的離線編程路徑規(guī)劃方案,符合焊接技術(shù)應(yīng)用要求,對焊接效率提升有所幫助。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]金嘉琦,曲晟,王靖遠(yuǎn).基于改進(jìn)ACO的機(jī)器人路徑規(guī)劃與仿真研究[J].機(jī)床與液壓, 2019,47(9):72-75.

        [3]王威,許勇,呂葉萍,等.雙機(jī)器人協(xié)調(diào)點焊路徑優(yōu)化算法研究[J].組合機(jī)床與自動化加工技術(shù),2020(6):88-93.

        [4]高飛,馬駿,鄒家生,等.基于C++二次開發(fā)的弧焊機(jī)器人離線編程3D打印制字研究[J]. 江蘇科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2020,34(3):18-21.0755BD3A-2DDE-40FB-9894-31C0222E5135

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