一種離線編程系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人的程序控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著勞動力成本的不斷提高，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用也越來越普及。工業(yè)機(jī)器人是高新技術(shù)密集的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它是提高生產(chǎn)過程自動化，改善勞動環(huán)境條件，提高產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的一種非常有效的手段，也是技術(shù)革命的重要內(nèi)容之一。
[0003]機(jī)器人特別適用于多品種，變批量的柔性化作業(yè)，對于穩(wěn)定提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高勞動生產(chǎn)效率，改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。機(jī)器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制機(jī)器人在工作空間中的運(yùn)動位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動作的時間等。具有可編程、可軟件菜單操作、可進(jìn)行人機(jī)交互、使用方便的特點(diǎn)。
[0004]目前，機(jī)器人運(yùn)動控制主要包括在線示教和離線編程兩種方式。在線示教是通過機(jī)器人示教盒控制機(jī)器人的運(yùn)動，首先通過手動示教，記錄機(jī)器人的運(yùn)動軌跡，然后機(jī)器人沿示教時記錄的軌跡自主運(yùn)動，完成特定運(yùn)動軌跡。離線編程示教是將作業(yè)過程所需要路徑模型信息輸入到交互式機(jī)器人系統(tǒng)軟件，根據(jù)輸入信息該模塊自動產(chǎn)生機(jī)器人運(yùn)動軌跡和程序，并針對不同的加工過程設(shè)置相應(yīng)的加工過程參數(shù)，對生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。離線編程技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于加工精度非常高，控制精度和設(shè)備使用率高。目前，工業(yè)機(jī)器人離線編程技術(shù)作為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中一項(xiàng)關(guān)鍵性技術(shù)，已漸趨成熟。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)中，CN100361793C的發(fā)明專利提出了一種焊接機(jī)器人示教程序的離線編程系統(tǒng)，在離線編程裝置上生成焊接程序時，自動地判斷在機(jī)器人進(jìn)行焊接的焊接線上是否存在引起干涉的固定焊接對象工件的緊固夾具，在判斷特定緊固夾具發(fā)生干涉的情況下，通過調(diào)整焊接機(jī)器人的角度和位置，使其能夠進(jìn)行該緊固夾具一側(cè)下方的焊接后，繞過該緊固夾具上方，在該緊固夾具的另一側(cè)下方繼續(xù)進(jìn)行工件的焊接。但是，該發(fā)明的技術(shù)方案中，在繞過緊固夾具時，需要不斷調(diào)整機(jī)械手的角度，尤其是對于存在多個不同形狀夾具時，更增加系統(tǒng)負(fù)擔(dān)；并且由于機(jī)械手的角度調(diào)整存在系統(tǒng)誤差，因此可能導(dǎo)致緊固夾具下方的焊接加工精度不一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種機(jī)器人的離線編程系統(tǒng)，能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的上述問題。
[0007]作為本發(fā)明的一個方面，提供了一種離線編程系統(tǒng)，其用于生成機(jī)器人系統(tǒng)的焊接示教程序:包括:存儲單元，其存儲其顯示與焊接機(jī)器人、焊接對象工件及固定該焊接對象工件的緊固夾具對應(yīng)的各自的3維模型；路徑指定單元，其指定所述焊接對象工件的3維模型指定焊接路徑；程序生成單元，其生成指示機(jī)器人進(jìn)行焊接的示教程序；所述緊固夾具包括多個不同形狀的夾具；還包括統(tǒng)計單元，其根據(jù)存儲的三維模型，對指定焊接路徑上的緊固夾具進(jìn)行分組，將形狀相同的緊固夾具分為同一組別，將分組后組別的形狀以及位置存儲在所述存儲單元中；機(jī)器人路徑生成單元，其基于所述存儲單元中存儲的分組后的緊固夾具數(shù)據(jù)，生成能夠避免緊固夾具干涉的機(jī)器人路徑；所述程序生成單元居于所述機(jī)器人路徑，生成指示機(jī)器人進(jìn)行焊接的示教程序。
[0008]優(yōu)選的，還包括機(jī)器人第一路徑確定單元，所述機(jī)器人第一路徑確定單元確定各組夾具的第一位置、第一角度、第一焊接路徑以及第一回退路徑；機(jī)器人第二路徑確定單元，所述第二路徑確定單元確定各組夾具的第二位置、第二角度、第二焊接路徑以及第二回退路徑；所述機(jī)器人路徑生成單元生成如下的機(jī)器人路徑:(1)對于各組夾具的每一組:a.1)將機(jī)器人設(shè)置為第一角度，保持機(jī)器人的第一角度不變，機(jī)器人對準(zhǔn)該組的第一夾具的第一位置，以第一焊接路徑焊接后，以第一回退路徑退后該第一夾具的第一位置，提升高度H1，將其移動到該組下一夾具的第一位置；a.2)沿著焊接路徑方向，保持機(jī)器人的第一角度不變，對于該組的不是最后一個的第i夾具，以步驟a.1)的方式確定第i夾具的機(jī)器人路徑；a.3)對于該組的最后一個夾具，機(jī)器人使用第一角度對準(zhǔn)該夾具的第一位置，以第一焊接路徑焊接后，第一回退路徑退后該夾具的第一位置，提升高度H2，將機(jī)器人角度變更為第二角度山.1)保持第二角度不變，使用第二角度對準(zhǔn)該組最后一個夾具的第二位置，以第二焊接路徑焊接后，第二回退路徑退后該最后一個夾具的第二位置，提升高度H1，將其移動到該組上一夾具的第二位置；b.2)逆著焊接路徑方向，保持機(jī)器人的第二角度不變，對于該組的不是第一夾具的第i夾具，以步驟b.1)的方式確定第i夾具的機(jī)器人路徑；b.3)對于該組的第一夾具，機(jī)器人使用第二角度對準(zhǔn)該夾具的第二位置，以第二焊接路徑焊接后，第二回退路徑退回該夾具的第二位置；完成該組夾具的機(jī)器人路徑；(2)依次完成各組夾具的機(jī)器人路徑后，沿著指定焊接路徑，生成沒有夾具的位置的機(jī)器人路徑。
[0009]可替換的，還包括機(jī)器人第一路徑確定單元，所述機(jī)器人第一路徑確定單元確定各組夾具的第一位置、第一角度、第一焊接路徑以及第一回退路徑；機(jī)器人第二路徑確定單元，所述第二路徑確定單元確定各組夾具的第二位置、第二角度、第二焊接路徑以及第二回退路徑；排序單元，其對于各組夾具的第一角度進(jìn)行第一排序，對于各組夾具的第二角度進(jìn)行第二排序；所述機(jī)器人路徑生成單元生成如下的機(jī)器人路徑:(1)按照第一排序中的第一角度大小，依次對于各組夾具進(jìn)行如下操作，直到該第一排序結(jié)束:a.1)將機(jī)器人設(shè)置為該組夾具的第一角度，保持機(jī)器人的第一角度不變，機(jī)器人對準(zhǔn)該組的第一夾具的第一位置，以第一焊接路徑焊接后，以第一回退路徑退后該夾具的第一位置，提升高度H1，將其移動到該組下一夾具的第一位置；a.2)沿著焊接路徑方向，保持機(jī)器人的第一角度不變，對于該組的不是最后一個的第i夾具，以步驟a.1)的方式確定第i夾具的機(jī)器人路徑；a.3)對于該組的最后一個夾具，機(jī)器人使用第一角度對準(zhǔn)該夾具的第一位置，以第一焊接路徑焊接后，第一回退路徑退后該夾具的第一位置，提升高度H1 ; (2)按照第二排序中的第二角度大小，依次對于各組夾具進(jìn)行如下操作，直到該第二排序結(jié)束:b.1)將機(jī)器人設(shè)置為該組夾具的第二角度，保持機(jī)器人的第二角度不變，機(jī)器人對準(zhǔn)該組的第一夾具的第二位置，以第二焊接路徑焊接后，以第二回退路徑退后該第一夾具的第二位置，提升高度H1，將其移動到該組下一夾具的第二位置；b.2)沿著焊接路徑方向，保持機(jī)器人的第二角度不變，對于該組的不是最后一個的第i夾具，以步驟b.1)的方式確定第i夾具的機(jī)器人路徑；b.3)對于該組的最后一個夾具，機(jī)器人使用第二角度對準(zhǔn)該夾具的第二位置，以第二焊接路徑焊接后，第二回退路徑退后該第夾具的第二位置，提升高度H1 ; (3)完成各組夾具的機(jī)器人路徑后，沿著指定焊接路徑，生成沒有夾具的位置的機(jī)器人路徑。
[0010]優(yōu)選的，所述沒有夾具的位置的機(jī)器人路徑如下:保持機(jī)器人豎直對準(zhǔn)焊接表面，1)焊接起點(diǎn)到沿指定焊接路徑上第一夾具的第一位置的路徑；2)依次進(jìn)行的上一夾具的第二位置到下一夾具第一位置的路徑；3)最后一個夾具的第二位置到焊接終點(diǎn)的路徑。
[0011]優(yōu)選的，所述第一位置為距離所述夾具在焊接路徑投影中點(diǎn)第一特定距離的點(diǎn)；所述第二位置為距離所述夾具在焊接路徑投影中點(diǎn)第二特定距離的點(diǎn)。所述第一特定距離和第二特定距離由所述夾具的結(jié)構(gòu)確定。
[0012]優(yōu)選的，所述H1為所有夾具中最高夾具的高度；所述H2為該組夾具中最后一個夾具的高度。
[0013]優(yōu)選的，還包括上載單元，其用于將生成的示教程序上載到機(jī)器人系統(tǒng)中。
[0014]優(yōu)選的，在所述焊接路徑上，所述第一位置位于所述第二位置的上游。
[0015]優(yōu)選的，所述第一焊接路徑的終點(diǎn)和所述第二焊接路徑終點(diǎn)為同一個點(diǎn)。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實(shí)施例中機(jī)器人系統(tǒng)的焊接示意圖。
[0017]圖2是本發(fā)明實(shí)施例中離線編程系統(tǒng)的框架圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將使用實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行簡單地介紹。這些實(shí)施例，跟它們的優(yōu)點(diǎn)和特征一起在此公開，將通過參考下列說明和附圖變得明顯。而且，應(yīng)當(dāng)理解，在此描述的各種各樣的實(shí)施例的特征不互斥，并且能在各種各樣的組合和換變過程中存在。
[0019]參見圖1和圖2，本發(fā)明的離線編程系統(tǒng)10，生成用于焊接機(jī)器人20對焊接工件30的示教程序。焊接工件30的焊接表面為長方形平面，其上具有多組不同形狀的緊固夾具40。在本實(shí)施例中，緊固夾具40具有包括兩組不同形狀的夾具，每組具有兩個夾具(401，401’)/(402，402’)。指定焊接路徑為Q1到Q2，其為通過每個夾具下方的直線。
[0020]離線編程系統(tǒng)，包括:存儲單元101，路徑指定單元102，程序生成單元103，統(tǒng)計單元104，機(jī)器人路徑生成單元105，機(jī)器人第一路徑確定單元106以及機(jī)器人第二路徑確定單元107。優(yōu)選的，還可以設(shè)置顯示單元，用于顯示焊接機(jī)器人20，焊接工件30以及緊固夾具40的三維模型。
[0021]存儲單元101，其存儲其顯示與焊接機(jī)器人20、焊接工件20及固定該焊接工件20的緊固夾具40對應(yīng)的各自的3維模型。路徑指定單元102，其指定焊接工件20的3維模型指定焊接路徑，本實(shí)施力中，指定焊接路徑為Q1到Q2。
[0022]統(tǒng)計單元104，其根據(jù)存儲單元101中的三維模型，對指定焊接路徑Q1到Q2上的緊固夾具進(jìn)行分組，將形狀相同的緊固夾具分為同一組別，本實(shí)施例中分為兩組，第一組(401，401’)，第二組(402，402’)，將分組后組別的形狀以及位置存儲在存儲單元101中。
[0023]機(jī)器人第一路徑確定單元106，其確定第一組夾具(401，401’)的第一位置P1，第一角度、第一焊接路徑以及第一回退路徑。該P(yáng)1點(diǎn)為距離夾具(401，401’)在焊接路徑投影中點(diǎn)第一特定距離的點(diǎn)，該第一特定距離能夠使機(jī)器人以第一角度焊接到第一路徑終點(diǎn)時能夠不觸碰夾具(401，401’)。第一焊接路徑為P1點(diǎn)到第一路徑終點(diǎn)的路徑，該第一路徑終點(diǎn)可以為夾具(401，40Γ)在焊接路徑投影中點(diǎn)，或者靠近該投影中點(diǎn)的點(diǎn)。第一回退路徑為該第一