浅谈离线编程及其在机器人焊接方面的应用

　　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