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概述
弧焊焊接是机器人在生产制造中***常见的一种工艺应用，因此在机器人虚拟仿真工作中同样需要进行弧焊焊接虚拟仿真。本期就来介绍一下，在RobotStudio软件中实现ABB机器人弧焊焊接虚拟仿真的操作方法。
使用软件版本：RobotStudio 6.08
机器人弧焊焊接简易工作站布局
在RobotStudio软件中创建虚拟仿真项目，然后从机器人模型库中添加机器人IRB 1410到虚拟仿真环境。再从RobotStudio软件的设备模型库中为机器人工作站添加周边设备模型，并将其放置到合适的位置，详细模型名称与位置坐标如下所示：
机器人安装底座：Robot Pedestal 1400 H240，位置坐标（-34，0，0，0，0，0）
焊接电源（焊机）：Fronius TPS 4000，位置坐标（0，1250，0，0，0，90）
清枪器：TSC2013，位置坐标（345，-1000，0，0，0，90）
将机器人放置到安装底座上，坐标位置为（0，0，240，0，0，0），然后从设备模型库中添加送丝机模型Fronius VR 1500 Wire Feeder，并将其安装到机器人的第三个关节上。再添加弧焊焊枪模型Fronius Robacta MTG4000 22deg，然后将其安装到机器人上。
使用软件自带的模型创建工具创建简易工装和工件，并将其布局到合适位置，详细参数如下：
简易工装：尺寸（500，1000，740），位置坐标（700，-500，0，0，0，0）
工件平板：尺寸（400，600，20），位置坐标（750，-300，740，0，0，0）
工件立板：尺寸（20，600，280），位置坐标（940，-300，760，0，0，0）
弧焊焊接机器人简易工作站创建完成后，其效果如下图所示。
弧焊焊接机器人虚拟系统创建
弧焊焊接机器人简易工作站创建和布局完成后，在“基本”菜单栏下，机器人系统下拉菜单中点击“从布局…”命令，创建机器人虚拟系统，弧焊焊接机器人需要选择的系统选项如下所示：
Default Language：Chinese，简体中文系统语言
Industrial Networks：709-1 DeviceNet Master/Slave，DeviceNet通信I/O模块
Motion Events：608-1 World Zones，机器人工作区监控
Motion Functions：611-1 Path Recovery，机器人路径恢复
Motion Supervision：613-1 Collision Detection，机器人碰撞检测
Engineering Tools：624-1 Continuous Application Platform，机器人系统连续应用平台
Arc：633-4 Arc，机器人弧焊焊接工艺应用
Power source：Standard I/O Welder，标准I/O信号接口类型弧焊焊接电源
Application Production Manager：812-1 Production Manager，生产管理
在配置焊接电源系统选项时，对于Fronius、ESAB、Kemppi、Miller等焊接电源，ABB机器人系统中有专用的系统接口选项；对于松下、麦格米特、奥太等焊接电源，可以选择“Standard IO Welder”系统选项，即使用标准I/O信号接口进行通信。本例以松下标准I/O信号焊接电源为例进行介绍。
机器人虚拟系统创建完成后，将弧焊焊接工具数据同步到机器人虚拟系统。
弧焊焊接机器人I/O信号配置
在弧焊焊接过程中，机器人通过I/O信号控制焊接电源的启动与停止，并接收焊接电源的反馈信号，以实现自动焊接工作。
一般情况下，机器人选配DSQC651信号模块与焊接电源进行通信。DSQC651是一个混合类型的信号模块，模块包含8个数字量输入接口、8个数字量输出接口和2个模拟量输出接口。
首先配置机器人控制焊接电源启停的数字量输入输出信号，RobotStudio软件的“控制器”菜单栏下，点击“配置”下拉菜单中的“I/O System”，打开配置-I/O System窗口。在DeviceNet Device中新建DeviceNet设备。在弹出的实例编辑器中配置DeviceNet设备参数，详细参数内容如下：
使用来自模板的值：DSQC 651 Combi I/O Device
Name：d651
Address：10
在Signal中新建数字量输入输出信号，详细配置参数如下表所示：
然后再配置机器人对焊接电源电压、电流数据设定的模拟量输出信号，焊接电源的电压、电流输入值与机器人I/O信号模块的模拟量输出值呈线性正相关关系，即I/O信号模块的模拟量接口输出***小值对应焊接电源的电压、电流输入***小值，I/O信号模块的模拟量接口输出***大值对应焊接电源的电压、电流***大输入值。本例中的机器人I/O信号模块模拟量输出接口输出范围为0V~10V，而焊接电源的电压输入范围为12V~40.2V，电流的输入范围为30A~350A。它们之间的对应关系曲线如下图所示。
根据机器人I/O信号模块模拟量输出与焊接电源电压、电流输入之间的对应关系，配置机器人模拟量输出信号，详细配置参数如下表所示：
所有机器人I/O信号配置完成后，重新启动机器人，重启完成后配置的I/O信号生效。
机器人弧焊焊接系统配置
ABB机器人通过焊接工艺应用软件ArcWare实现自动焊接，ArcWare由焊接设备、焊接系统、焊接传感器三个部分组成。焊接时ArcWare控制焊接电源的启停，并实时监控焊接过程，检测焊接工作是否正常。当有错误发生时，ArcWare自动控制机器人停止焊接，同时将错误信息和处理方法显示在示教器上。在ArcWare中，可以为机器人选配焊接电弧跟踪或激光跟踪选项，以实现机器人焊接过程中的焊缝实时追踪。
在创建机器人虚拟系统时，选择焊接工艺应用选项后，机器人的虚拟系统中就会内置ArcWare。此时的ArcWare为空置状态，需要操作人员进行单独配置后才能正常工作。
RobotStudio软件的“控制器”菜单栏下，点击“配置”下拉菜单中的“Process”，打开配置-Process窗口。
左侧的类型下点击“Arc Equipment Analogue Output”，为ArcWare的焊接设备配置模拟量输出信号。右侧窗口中双击“stdIO_T_ROB1”，在弹出的实例编辑器对话框中为焊接设备添加焊接电压、焊接电流输出信号。
VoltReference：aoVoltReference，焊接设备电压输出
CurrentReference：aoCurrentReference，焊接设备电流输出
再在类型下点击“Arc Equipment Digital Input”，为焊接设备配置数字量输入信号。右侧窗口中双击“stdIO_T_ROB1”，在弹出的实例编辑器对话框中为焊接设备添加焊接启停反馈信号。
ArcEst：diArcEst，焊接启停反馈，检测焊接起弧、熄弧是否成功
继续在左侧类型下点击“Arc Equipment Digital Output”，为焊接设备配置数字量输出信号。右侧窗口中双击“stdIO_T_ROB1”，在弹出的实例编辑器对话框中进行焊接设备数字量输出信号的添加。
GasOn：doGasOn，焊接气体控制
WeldOn：doWeldOn，焊接启停控制
FeedOn：doFeedOn，手动送丝控制，添加此信号时***好做一些逻辑处理，避免与焊接电源上的手动送丝发生冲突，同时也要避免在未关闭焊接电源时进行手动送丝。
FeedOnBwd：doFeedOnBwd，手动退丝控制，本选项为可选配选项，若是需要配置则也要做与手动送丝控制信号相同的逻辑处理。
机器人焊接设备配置完成后，对机器人进行重启，重启完成后配置生效。
常用机器人弧焊焊接指令介绍
ABB机器人系统中内置ArcWare后，其内部就会增加专用的弧焊焊接指令，使用弧焊焊接指令就能控制机器人对工件进行焊接。ABB机器人常用的焊接指令有两种，即直线焊接运动指令和圆弧焊接运动指令，每种焊接指令都包含起弧指令、过渡点指令和熄弧指令。
机器人直线焊接运动指令详细指令格式如下图所示：
机器人圆弧焊接运动指令详细指令格式如下图所示：
对于较长的焊缝，为了防止机器人跑偏，还可以在起弧和熄弧运动指令之间增加过渡点焊接运动指令。其中，直线焊接过渡点运动指令为ArcL，圆弧焊接过渡点运动指令为ArcC，它们的指令格式与起弧、熄弧指令相同。
焊接指令中的起弧、熄弧控制参数seamdata可以在程序数据中进行定义，其中需要配置的参数主要包含以下三个，根据焊接工艺要求进行设定：
purge_time：吹扫时间，焊接开始前清理焊枪枪管中空气的时间，单位为秒，此时间不会影响焊接时间
preflow_time：预送气时间，焊枪到达焊接起点位置时对焊接工件进行吹气保护，单位为秒
postflow_time：尾送气时间，焊接结束后焊枪继续送气，对焊缝继续进行保护，单位为秒
焊接控制参数welddata也需要在程序数据中进行定义，其中需要配置的参数也包含以下三个，根据焊接工艺要求进行设定：
weld_speed：机器人焊接速度，单位为毫米/秒
voltage：焊接电压，单位为伏特（V）
current：焊接电流，单位为安培（A）
焊接指令中的Weave是焊接摆动参数，它是焊接运动指令的可选变量，需要单独激活。在焊缝较宽的情况下，需要机器人进行摆动焊接。weavedata是摆动焊接的摆动参数，同样需要在程序数据中进行定义，摆动参数需要配置的内容较多，详细参数说明如下：
weave_shape：摆动形状，其中0为不摆动，1为Z字型摆动，2为V字型摆动，3为三角形摆动
weave_type：摆动模式，其中0表示由机器人6个轴共同实现摆动，1表示由机器人5、6轴实现摆动，2表示由机器人1、2、3轴实现摆动，3表示由机器人4、5、6轴实现摆动
weave_length：摆动长度，表示在一个摆动周期内机器人的TCP向前移动的距离，单位为毫米
weave_width：摆动宽度，单位为毫米
weave_height：摆动高度，此参数只有在选择V字型或三角形摆动时才会生效，单位为毫米
dwell_left：摆动左停留，摆动过程中机器人在摆动到左边时运动的距离，单位为毫米
dwell_center：摆动中心停留，摆动过程中机器人在摆动到中心位置时运动的距离，单位为毫米
dwell_right：摆动右停留，摆动过程中机器人在摆动到右边时运动的距离，单位为毫米
weave_dir：摆动倾斜角度，摆动过程中机器人绕着焊缝X轴方向的倾斜角度
weave_tilt：摆动倾斜角度，摆动过程中机器人绕着焊缝Y轴方向的倾斜角度
weave_ori：摆动倾斜角度，摆动过程中机器人绕着焊缝Z轴方向的倾斜角度
weave_bias：摆动中心偏移距离，单位为毫米
常用的焊接摆动为正弦波型摆动，也就是Z字型摆动，这种摆动weavedata中只需要配置weave_shape、weave_type、weave_length、weave_width即可。
机器人弧焊焊接示教编程
按照下图所示的运行轨迹和路径点示教机器人程序，可以使用虚拟示教器进行示教也可以在软件中直接示教。
编写好的机器人弧焊焊接程序，如下图所示：
机器人弧焊焊接仿真运行
机器人弧焊焊接程序编写完成后，必须对工作站中的程序与虚拟控制器中的程序进行相互同步，然后就可以仿真运行了。
仿真运行过程中，机器人运行到焊接起始点后发出焊接启动信号，这时候机器人会检测焊接反馈信号diArcEst是否置位。由于未连接焊接电源，因此diArcEst信号无反馈，机器人停止运动，同时虚拟示教器的操作者窗口中弹出“焊接监控信号未置位”的错误信息。此时需要在仿真软件的I/O仿真器中将diArcEst手动置位，然后在操作者窗口中依次点击“Recovery Menu”→“Resum”，机器人开始焊接，并且实现摆动。当运动到焊接结束点时，机器人发出焊接停止信号，同时检测焊接反馈信号diArcEst是否复位，机器人同样会停止运动，虚拟示教器的操作者窗口中出现“焊接关闭监控信号未置位”的错误信息，这时需要在I/O仿真器中手动复位diArcEst，然后在操作者窗口中依次点击“Recovery Menu”→“Resum”，机器人进入下一步动作。
对于虚拟仿真运行，可以直接关闭焊接，这样在运行时就不会检测焊接反馈信号了。在虚拟示教器中依次点击“主菜单”→“Production Manager”→“RobotWare Arc”→“锁定”，在锁定弧焊工艺界面中，点击“焊接启动”，即可将其切换为焊接锁定状态，这样焊接就被关闭了。仿真运行时机器人只按照焊接程序运动，而不会进行焊接，也就无需手动触发焊接反馈信号diArcEst了。
The End
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