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虚拟焊接工作站工件与工具的标定

时间：2017-10-25 来源：机器人在线阅读：8215

工件标定

在建立好的虚拟工作站中需要把之前建立好的三维工件模型导入进去。首先进入到虚拟工作站中，在模型库中找到之前建立的模型导入进来。工件导入后系统会默认将其置为工作站的基点处，与焊接机器人模型的基点是相互重合的，受到焊接机器人本体的遮挡，因此是不可见的。此时需要对工件进行标定，对工件标定后可以找出实际工作环境下工件与焊接机器人的相对位置，将标定后的工件坐标基点输入进去，就可以确定工件在虚拟工作站的位置了网。

为了能够精确找到所加工工件在工作站内的相对位置，就需要对其进行标定。这种相对关系依然需要通过坐标系来表现出来，首先建立一个空间三维坐标系，将坐标系的XOY面与工作台表面重合，坐标原点位于平面内，X轴为工作台长边方向，Y轴为工作台短边方向，Z轴由右手定则确定。选定坐标原点、在X轴正方向上任意选取一点以及Y轴正向区域范围内任意选取一点，上述三点确定后焊接机器人能够自行识别Z轴方向，整个工件坐标系即可确定。

工具标定

机械手臂末端加装不同的工具赋予了机器人不同的能力，以焊接机器人为例，要执行焊接操作，需要在机器人的末端连杆的末端安装焊枪，工具坐标系要建立在焊枪焊丝的末端点上面，用于表征出焊枪的精确位置。

一般情况下机器人的运动都是以腕部坐标系为准的，并不能识别出挂载的末端执行器焊枪，这在离线编程过程中会导致运动轨迹的误差。因此需要在虚拟环境中将焊枪的位置表现出来，也是通过在焊枪末端建立的坐标系来实现的。

为了将该坐标系的位姿准确地描述出来，在工作空间内任意选取一点，为了方便操作点位应选取在机械手臂容易达到的区域内。固定好该点后确认一下是否完全固定，防止在标定的过程中发生位移导致标定失败。一切准备就绪后手动操控机器人以任意形式靠近该点，使焊枪的焊丝末端直至无限逼近后将位姿数值记录在示教盒内，随后将机械臂移到远离该点的位置，更换另一种姿态再次重复上述操作共计5次完成标定。

工具坐标系标定见图3.5。

标定结束之后示教盒中会生成一组NOAP系列码，但是在虚拟工作站中却不能识别NOAP系列码，因此需要将NOAP系列码转换成虚拟工作站中能够识别的RPY码。装换完成后分别调整工具以及工件的位姿，将RPY值输入后工具与工件的位置与姿态就与实际情况一致。

机器人配置

焊接机器人的运动路径可以看成是由许多的目标点组成的，一段路径是否合理需要看焊接机器人的末端执行器能不能够顺利的到达每一个目标点，所有的目标点必须要在焊接机器人的工作范围之内或者在运动过程中，由于焊接机器人为串联型机构，运动过程中每个轴都会发生运动，它们之间相互配合，保证在运动

过程中不会发生碰撞，出现死点、奇异点等问题，也就是保证运动路径上的每一个目标点必须有解四。通常情况下每一个目标点都会存在多解的问题，也就是不只是一组解，具体需要哪组解，哪组解最适合还需要根据实际情况作出调整。规划出一段路径之后焊接机器人会自动配置出一段路径，但是自动配置的路径往往并不是最适合的一段路径。机器人自动配置的路径是基于最短路径原则来实现的，机器人自动会选择一条“最省力”的路径，但是往往不会满足实际情况的要求。除此之外焊接机器人还会发生关节运动突变的情况，也就是两个相邻的目标点之间焊接机器人的某个关节需要做大幅度的动作大可以到达的情况，这些情况都是需要避免的。考虑到实际工作环境中是否会发生碰撞等问题，需要对目标点进行调整。

在虚拟工作站中将路径文件导入后在特征树中出现带有蓝色感叹号的全部目标点，表示这些目标点并没有进行配置。由于路径中的目标点的数量众多，如果进行逐一进行配置的话会浪费大量时间降低效率。可以采用计算机自动进行配置，但是在自动配置之后通常会出现几个目标点的配置不成功，那么之后的工作就放到解决这些目标点的配置问题上。查看配置不成功的原因可以选择其他配置解或者对姿态进行调整直到配置成功。但是计算机自动配置成功也不代表配置结束，需要使焊接机器人在虚拟工作空间内沿预定轨迹自动运行观察是否存在跳跃点，如果存在跳跃点就要单独进行调整，排除后完成配置工作。

人机通讯

在虚拟工作站的一切设置工作结束之后需要将上述指令通过网络传输到焊接机器人的控制柜内，从而控制焊接机器人完成焊接任务。计算机虚拟工作站与焊接机器人工作站是通过网络传输指令，首先需要将二者的工P调整到一个大致相同的范围内，这样可以保证二者相互识别，实现连接，完成通讯工作。当正确连接通讯后在虚拟工作站界面上连接通讯的图标会由原来的红叉变成绿对号，表明己经正确连接可以实现通讯。随后可以将虚拟工作站中规划出的路径以及姿态值和关节值下载到焊接机器人控制柜，将作业文件下载之后在示教盒作业中找到刚刚下载下来的新作业调用即可。

由于焊接机器人要执行焊接操作，在导入焊接轨迹之后还需要添加焊接开始与结束指令，输入焊接参数，摆弧参数等。还要将其位置调整到与虚拟工作站大致相近的地方，否则执行命令时焊接机器人会从当前所在的位置采用MOVJ方式高速地运动且并无缓慢减速过程到虚拟工作站中设定的初始位置，有可能发生与周围物体发生碰撞甚至伤人的危险，因此从安全的角度尽量将焊接机器人的初始位置进行大致地调整，调整到与虚拟工作站大致相近的地方。