具体实施步骤

（1）准备工件，装卡工件，再采用双机器人同时点固试件，防止错边和 角变形，如图 6-2 所示。

图 6-2 焊件装卡和点固

Fig.6-2 Clamp and tack welding of weldpiece

（2）用户坐标系建立及坡口参数采集。如图 6-3 所示，在试件表面建立 用户坐标系，采用三点式分别记录坐标原点、横坐标和纵坐标上分别选择一 点，建立出沿焊缝方向为 x 向，垂直焊缝为 y 向，垂直试板厚度方向为 z 向。

在用户坐标系下，选取坡口的四个特征点的对应机器人的位置，通过这四个点 可计算出坡口的根部间隙、试板夹角，板厚度几个参量，为离线编程修正虚拟 模型作准备的。

图 6-3 实际用户坐标系建立 Fig.6-3 Establishment of user coordinates

Y

X Z

O

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（3）仿真模型的建立

实际的双机器人装置如图 6-4 所示，系统包括双机器人、焊枪、工件和卡 具等，虚拟模型根据实际模型进行建立，如图 6-5 所示，为虚拟的双面双机器 人三维仿真模型。

图 6-4 双机器人实际装置 Fig.6-4 Real device of two robots

图 6-5 双机器人仿真模型建立 Fig.6-5 Virtual model of two robots

（4）坡口形状参数设置

在特征建模中，进行多层多道焊路径规划，根据现场采集的坡口参数，对 焊缝接头选择、板厚、板夹角和根部间隙进行设置，如图 6-6 所示。

（5）道数编排及排布规则设置

根据工艺和用户的要求，用户可对焊接层数和每层的道数进行编排，如图

6-7 所示，在编排过程中，可以选择等面积法和等高法，可以快速的规划出每 道的焊接参数，但本系统具有很大灵活性，可选择自定义法，可对每层焊接参 数进行设置，也可以采用等面积法快规划出焊道，在对个别焊道进行焊接参数 修改。

图 6-6 坡口参数输入对话框 Fig.6-6 Input dialog of groove parameters

图 6-7 道数编排对话框 Fig.6-7 Dialog of pass layout

（6）焊接参数设置

如图 6-8 所示，是焊接参数设置界面，后台具有强大的数据库，根据焊丝 材料、焊丝直径、焊接电流、电压和焊接速度等，可自动得出该参数下焊缝填 充的面积。

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图 6-8 每道参数焊接参数设置

Fig.6-8 Welding parameters setting of every pass

（7）焊道截面形状和位姿显示

根据焊道和焊接参数编排后，预测焊道的尺寸大小如图 6-9 所示，焊道主 要由梯形和平行四边形，每道焊枪的位置和姿态角采用带有箭头的直线表示，

起始端为位置坐标。

图 6-9 多道焊缝成形及焊枪位姿生成

Fig.6-9 Generation of weld torch position and attitude and formation of weld

（8）多道焊缝成形及焊枪位姿微调

如图 6-10 所示，如果某焊道的焊接参数需要改动，如打底焊道的焊接电 流减小了，修改打底焊道填充面积或直接进行坐标规划进行微调位姿，重新显 示，如图规划效果中的二维截面图的打底焊道梯形减小了。

图 6-10 可微调多道焊缝成形及焊枪位姿

Fig.6-10 Adjustion of weld torch position and attitude and formation of weld

（9）多道焊基准路径选择

焊道编排及局部焊道位置和摆幅 微调完， 基准路径的选择如图 6-11 所 示，通过选择基准线和基准面，系统可自动在基准线上根据根部间隙进行一定 偏移，并获得焊缝的单道的轨迹及方向，基准面的选择根据坡口角度获得路径 标签点在高度上排布的方向。

图 6-11 基准路径选择 Fig.6-11 Base path selection

（10）多道焊路径生成

生成的路径标签点如图 6-12 所示，图 b 中左焊道标签点为 Motoman 机器 人焊接路径，右边焊道标签点为 Kuka 机器人焊接路径，由于 Kuka 机器人和 Motoman 机器人的工具坐标系不同，Kuka 机器人焊枪轴线方向是 X 轴，而 Motoman 机器人焊枪轴线方向是 Z 轴，因此，其标签点的位姿不同。标签点

Base line Base plane

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包括接近点、起弧点、插补点、熄弧点和退出点。

a)三维图 b)二维图

a)Three-dimensional graph b) Two-dimensional graph 图 6-12 多道焊路径标签生成

Fig.6-12 Tag generation of multipass path

（11）虚拟用户坐标系建立

虚拟用户坐标系建立的位置如实际工件的用户坐标系一致，也是采用三点 法建立用户坐标系，如图 6-13 所示，在工件上建立三个标签点，通过用户坐 标系建立界面，使机器人记录这三点，并记录和计算出用户坐标系。

图 6-13 虚拟用户坐标系生成 Fig.6-13 Virtual user coordinates generation

（12）双机器人仿真及编程

双机器人仿真运动如图 6-14 所示，这是在打底焊时双机器人异步运动仿 真图，可看出双机器人间和机器人与工件间在运动时是否发生碰撞，并且可检 测机器人的可达性，机器人运动求解是否收敛等。观察机器人进行多层多道焊

的仿真的焊道编排顺序和位置是否得当。

图 6-14 双机器人仿真碰撞检测

Fig.6-14 Simulation and collision detection of double robots

（13）多层多道双机器人焊程序的生成和转换

在单道焊 Motoman 机器人程序转化的基础上，对 Motoman 和 Kuka 机器 人进一步开发了多层多道焊的转化程序，如图 6-15 所示，程序根据需求可进 行自动添加摆动焊接的启动和停止、起弧和熄弧、在线微调启动和停止、相互 位置的检测等功能，自动生成多层多道焊 Kuka 机器人的 SRC 和 DAT 的文 件，以及 Motoman 机器人的 JBI 文件。

图 6-15 双机器人程序转换及生成

Fig.6-15 Transfer and generation of double robots’ programs

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6.2 厚板双面双弧焊机器人焊接实验