ICS25.160.01CCSJ33團 體 標(biāo) 準(zhǔn)T/CWAN0062—2023焊接機器人離線編程規(guī)范Specificationforweldingrobotoff-lineprogramming2023-12-27發(fā)布 2024-02-01實施中國焊接協(xié)會 發(fā)布T/CWAN0062—2023T/CWAN0062—2023PAGE\*ROMANPAGE\*ROMANI目 次前 言 II范圍 1規(guī)范性引用文件 1術(shù)語和定義 1人員要求 2工作流程 5工作站信息獲取 2離線場景搭建 3校準(zhǔn) 5尋位 6焊接 8程序驗證 10程序?qū)С?11現(xiàn)場調(diào)試 11過程注意事項 12附錄A（資料性）常用機器人及離線編程軟件 13附錄B（資料性）焊接機器人離線編程工作流程圖 14參考文獻 15前 言本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則 第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構(gòu)不承擔(dān)識別專利的責(zé)任。本文件由中國焊接協(xié)會提出并歸口。本文件起草單位：江蘇徐工工程機械研究院有限公司、中國機械總院集團哈爾濱焊接研究所有限公司、南京埃斯頓電氣有限公司、哈爾濱職業(yè)技術(shù)學(xué)院、卡爾克魯斯機器人科技（中國）有限公司。本文件主要起草人：紀(jì)昂、王燦、張立平、黃瑞生、何志軍、樊志偉、武鵬博、彭根琛、滕彬、鞠青辰、周坤、楊帆、鄒吉鵬、張貴芝、孫徠博、孟政宇、曹浩、方乃文、朱闖。T/CWAN0062—2023T/CWAN0062—2023PAGEPAGE10焊接機器人離線編程規(guī)范范圍本文件規(guī)定了焊接機器人離線編程涉及的人員要求、工作流程、工作站信息獲取、離線場景搭建、校準(zhǔn)、尋位、焊接、程序驗證、程序?qū)С?、現(xiàn)場調(diào)試和過程注意事項等內(nèi)容。本文件適用于弧焊焊接機器人。規(guī)范性引用文件（包括所有的修改單）適用于本文件。GB11291.11部分：機器人GB/T12643機器人與機器人裝備詞匯GB/T38244機器人安全總則0053機器人焊接技能培訓(xùn)規(guī)范術(shù)語和定義GB/T12643界定的以及下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1附加軸extraaxis與機器人關(guān)節(jié)軸串聯(lián)使用的軸，可用于實現(xiàn)機器人整體位置的調(diào)整，一般與機器人劃分至同一組別。3.2外部軸outeraxis用于實現(xiàn)工件位姿調(diào)整的移動軸，運動時不影響機器人的位置，一般與機器人劃分至不同的組別中。3.3機器人離線編程員robotoff-lineprogrammingpersonnel從事機器人離線編程工作的技術(shù)人員。3.4機器人專用離線編程軟件exclusiverobotoff-lineprogrammingsoftware僅適用于一款機器人的離線編程軟件，具體見附錄A。3.5機器人通用離線編程軟件non-exclusiverobotoff-lineprogrammingsoftware可適用于多款機器人的離線編程軟件，具體見附錄A。人員要求D16.4規(guī)定的技能要求，在上崗前應(yīng)至少滿足以下要求：熟悉所使用機器人的基礎(chǔ)知識，包括坐標(biāo)系、零點、機器人運動軸參數(shù)等；I/O信號的配置與使用、文件備份、坐標(biāo)系設(shè)置、編程操作，能夠獨立、熟練地實施人工示教編程，宜具備對應(yīng)機器人的操作資質(zhì)；1種三維建模軟件的操作；熟悉所使用離線編程軟件的操作。機器人離線編程員應(yīng)定期進行焊接、機器人操作、軟件操作等方面的培訓(xùn)，具體培訓(xùn)內(nèi)容應(yīng)符合T/CWAN0053的要求。工作流程焊接機器人離線編程工作流程宜參照附錄B進行。工作站信息獲取工作站基本信息機器人離線編程員在實際現(xiàn)場應(yīng)收集以下工作站基本信息：a）處于零點狀態(tài)時各軸的位置、基本尺寸以及標(biāo)尺偏差程度；b）各軸的運動方向，包括機器人的附加軸和外部軸；機器人的品牌和型號；焊槍、防碰撞傳感器以及焊槍支架的型號和基本尺寸；e）清槍后焊絲的伸出長度。機器人參數(shù)信息機器人離線編程員在實際現(xiàn)場應(yīng)收集以下機器人參數(shù)信息：a）世界坐標(biāo)系的參數(shù)；b）工具坐標(biāo)系的參數(shù)；c）用戶坐標(biāo)系的參數(shù)；616軸；機器人有無設(shè)置倒掛；I/O信號接口編號；外部軸的控制方式；機器人與外部軸是否設(shè)置聯(lián)動。如果機器人條件允許，機器人離線編程員可將機器人的系統(tǒng)及程序文件進行備份并加載至機器人6.2.1中的參數(shù)可在機器人專用離線編程軟件中直接獲得。現(xiàn)有程序參考信息如果是首次處理某一工件的離線編程工作，機器人離線編程員宜在現(xiàn)場記錄相似工件的尋位、焊接軌跡、姿態(tài)以及順序等。如果條件允許，機器人離線編程員宜在機器人專用離線編程軟件上建立工作站的基本場景，并加載工作站數(shù)據(jù)文件，實現(xiàn)在軟件端直接查看機器人的相關(guān)信息以及現(xiàn)有程序的軌跡、路徑規(guī)劃等內(nèi)容。校準(zhǔn)所需信息校準(zhǔn)所需信息應(yīng)依據(jù)實際情況進行確定，如果現(xiàn)場變位機及工件均具備，則可依據(jù)6.4.1和6.4.2提取校準(zhǔn)所需的信息，如果工件和/或變位機不具備，則可待條件滿足后重返工作站現(xiàn)場提取校準(zhǔn)所需信息。外部軸校準(zhǔn)機器人離線編程員應(yīng)在現(xiàn)場提取外部軸校準(zhǔn)所需的點位信息。外部軸校準(zhǔn)取點前應(yīng)將工件安裝固定到位，尤其是頭尾架變位機。機器人離線編程員應(yīng)在外部軸的旋轉(zhuǎn)部件上選擇一個易于精準(zhǔn)定位的特征點，如果無合適的特征點，可取一針狀物通過磁鐵吸附固定在部件上。校準(zhǔn)取點時，機器人離線編程員應(yīng)新建一個程序，外部軸每旋轉(zhuǎn)一定角度后記錄一次點位，應(yīng)按離線編程軟件要求的次數(shù)進行取點記錄。記錄過程中宜對取點位置和焊槍姿態(tài)進行拍照記錄。如果有多個外部軸，應(yīng)在所有外部軸恢復(fù)到零位后，再針對其它軸重復(fù)同樣的操作。點位信息提取完成后，應(yīng)將包含點位的程序?qū)С鰝溆?。工件校?zhǔn)機器人離線編程員應(yīng)在現(xiàn)場提取工件校準(zhǔn)所需的點位信息。機器人離線編程員應(yīng)在工件的四周選擇易于分辨和定位的位置進行取點記錄，記錄點位數(shù)應(yīng)不4個。離線場景搭建離線場景搭建的具體流程視所選取離線編程軟件來定，但主要流程中應(yīng)包含以下內(nèi)容。模型導(dǎo)入模型簡化模型導(dǎo)入后，機器人離線編程員應(yīng)將模型進行簡化，刪除多余部件，例如：圍欄、擋煙簾等。以下部件不應(yīng)進行簡化：附加軸的底座及各個運動部件的主體結(jié)構(gòu)；附加軸的各個運動軸的零點標(biāo)記；外部軸的底座及各個運動部件的主體結(jié)構(gòu)；外部軸的各個運動軸的零點標(biāo)記；機器人底座部件以及墊塊；焊槍、防碰撞傳感器以及焊槍支座。模型核查與初步調(diào)整工作站的整體形態(tài)；附加軸零點標(biāo)記與端部之間的距離；c）變位機的基本尺寸；變位機與附加軸底座之間的距離；焊槍、防碰撞傳感器以及焊槍支架的型號和尺寸。模型分組機器人離線編程員應(yīng)按照現(xiàn)場機器人的控制分組方式對軟件中的模型進行分組。一般附加軸宜與機器人的各關(guān)節(jié)軸分為一組，外部軸一般按設(shè)備單獨成組。不同組別的模型在軟件中應(yīng)區(qū)別定義，宜采用不同的顏色進行區(qū)分。附加軸機器人離線編程員應(yīng)在軟件中按照由附加軸底座到機器人安裝法蘭的方向進行附加軸運動部件劃附加軸機器人安裝法蘭處宜根據(jù)機器人的實際情況對機器人的擺放位置進行坐標(biāo)系設(shè)定。變位機機器人離線編程員應(yīng)在軟件中按照由外部軸底座到工件安裝臺面的方向進行外部軸運動部件劃外部軸末端工件安裝臺面上宜對工件放置的位置或坐標(biāo)系進行設(shè)定。機器人“坐標(biāo)系數(shù)值定義”、“拖動工具”、“坐標(biāo)系重疊/重合”等方法將機器人固定在附加軸機器人安裝法蘭上，并進行機器人位置的調(diào)整。當(dāng)軟件自帶的資源庫中沒有對應(yīng)型號的機器人時，應(yīng)根據(jù)機器人實際的運動軸參數(shù)自行建立機器人模型。焊槍TCP。TCP1Z+軸應(yīng)垂直于焊槍支架。圖1焊槍TCP定義的方向要求定義完成后的焊槍可采用“坐標(biāo)系數(shù)值定義”、“拖動工具”、“坐標(biāo)系重疊/重合”等方法與機器人六軸法蘭末端進行裝配，并進行位置姿態(tài)的調(diào)整。工件軸對應(yīng)關(guān)系設(shè)置機器人離線編程員應(yīng)在離線編程軟件中設(shè)定機械單元的軸與控制系統(tǒng)中軸的對應(yīng)關(guān)系，實現(xiàn)在“點動”狀態(tài)下，機器人可實現(xiàn)對附加軸和外部軸的控制。碰撞檢測的設(shè)置校準(zhǔn)機器人離線編程員宜在編程前完成TCP、附加軸、外部軸以及工件的校準(zhǔn)，當(dāng)條件不允許時，可將以上校準(zhǔn)環(huán)節(jié)安排在編程之后。任何情況下，校準(zhǔn)環(huán)節(jié)應(yīng)在導(dǎo)出程序前完成。TCP校準(zhǔn)TCPTCP位置存在明顯異常，則應(yīng)仔細(xì)檢查以下方面：a）場景搭建環(huán)節(jié)中機器人相關(guān)參數(shù)的設(shè)置是否正確；b）焊槍型號是否正確；c）焊槍與機器人連接的法蘭端坐標(biāo)系設(shè)置是否正確；如果焊槍姿態(tài)、TCP角度和位置僅存在小范圍偏差，則可忽略不計。附加軸校準(zhǔn)使用用戶坐標(biāo)系代替附加軸校準(zhǔn)的前提條件包括以下內(nèi)容：a）機器人的零點位置精度較高；b）外部軸已完成校準(zhǔn)；c）工件已完成校準(zhǔn)，工件上特征點位在軟件中的坐標(biāo)數(shù)據(jù)要與工件在實際場景全局坐標(biāo)系下的坐標(biāo)數(shù)據(jù)一致。3m，用戶坐標(biāo)系原點宜設(shè)定在外部軸工作臺面或工件上。如果工件3m，宜在工件上設(shè)置多個用戶坐標(biāo)系。外部軸校準(zhǔn)機器人離線編程員應(yīng)對場景中的外部軸進行校準(zhǔn)。6.4.1工件校準(zhǔn)6.4.2的要求在實際場景中進行取點操作，并將現(xiàn)場獲得的包含點位信息尋位程序結(jié)構(gòu)尋位程序宜以子程序的形式進行編制，某一角度或者某一區(qū)域下的程序宜編制為一個子程序。程序編制時應(yīng)遵循少走或不走無用軌跡的原則，每個尋位點宜設(shè)有尋位安全點、尋位接近點、尋位開始點和尋位接觸點。程序應(yīng)多做注釋，盡可能多地展示相關(guān)信息。尋位裝置尋位數(shù)量及方向機器人離線編程員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)件的特點、坐標(biāo)系以及電弧跟蹤的匹配設(shè)置選擇尋位的數(shù)量和方向。常見的尋位數(shù)量及方向見圖2。a)2點[2內(nèi)] b)2點[2外] c)3點[2內(nèi)+1內(nèi)] d)3點[2內(nèi)+1外]e)3點[2外+1內(nèi)] f)3點[2外+1外]g)2點[2外] h)2點[2內(nèi)] i)3點[3外] j)3點[2內(nèi)+1外]圖2常見的尋位數(shù)量及方向?qū)の粎?shù)機器人離線編程員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)件的特點和焊槍的姿態(tài)調(diào)整尋位參數(shù)，主要包括：a）尋位的參考/用戶坐標(biāo)系；b）尋位的工具坐標(biāo)系；機器人姿態(tài)形式；尋位時機器人的法向軸和定向軸；e）3a；3b；3c；h）3d；i）3e。 尋位距離 b)焊槍扭轉(zhuǎn)角度 c)焊槍繞焊絲旋轉(zhuǎn)角度 尋位路徑

d)焊槍與結(jié)構(gòu)件夾角 e)焊槍傾斜的角度圖3尋位參數(shù)尋位編號機器人離線編程員應(yīng)按照順序?qū)の晃恢眠M行編號，同時宜做好編號標(biāo)記。如果條件允許，可通過軟件實現(xiàn)尋位位置的自動編號。尋位模板焊接程序結(jié)構(gòu)焊接程序宜以子程序的形式進行編制，某一角度或者某一區(qū)域下的程序宜編制于一個子程序。程序編制過程中應(yīng)做注釋，包括焊縫及工件的相關(guān)信息。焊縫的選擇機器人離線編程員應(yīng)可通過設(shè)置諸如過焊孔尺寸、步長、間隙等參數(shù)來約束焊縫的起止位置。機器人離線編程員應(yīng)可通過設(shè)置焊縫的總長、最大拐角角度來約束焊縫的起止位置。路徑設(shè)置機器人離線編程員應(yīng)可靈活地設(shè)置以下參數(shù)：a）焊接軌跡的參考/用戶坐標(biāo)系；b）焊接軌跡的工具坐標(biāo)系；機器人姿態(tài)形式；TCP的法向軸和定向軸。尋位匹配姿態(tài)調(diào)整機器人離線編程員應(yīng)根據(jù)結(jié)構(gòu)件特點和碰撞檢測結(jié)果調(diào)整焊槍的姿態(tài)，可設(shè)置的參數(shù)包括：b）4a；c）4b；d）4c；e）TCP5a；f）TCP5b；g）TCP5c；h）焊縫起始/結(jié)束位置偏移；拐角起/終點傾斜角度α6；j）拐角起/d6；k）拐角起/h6。繞焊絲旋轉(zhuǎn)角度 b)與結(jié)構(gòu)件夾角 c)傾斜角度圖4焊槍角度調(diào)整a)沿焊絲方向偏移 b)沿立板方向偏移 c)沿底板方向偏圖5焊槍TCP位置調(diào)整標(biāo)引序號說明：α——焊槍傾斜角度/拐角起終點傾斜角度；h——沿焊絲方向偏移距離/拐角起終點線偏移；d——過渡距離/拐角起終點距離。圖6拐角位置處焊接姿態(tài)及路徑設(shè)置工藝參數(shù)設(shè)定機器人離線編程員應(yīng)在離線編程軟件中設(shè)置焊接工藝參數(shù)和工藝指令，具體包括：起弧指令、參數(shù)或編號；c）擺動指令、參數(shù)或編號。軸聯(lián)動跟隨多層多道機器人離線編程員應(yīng)可通過離線編程軟件實現(xiàn)多層多道焊縫軌跡的編制，并宜通過設(shè)置焊縫尺寸、層數(shù)、道數(shù)、焊絲中心偏移來獲得與實際情況一致的焊縫軌跡。多層多道中每一道焊縫的焊接參數(shù)應(yīng)可單獨設(shè)置。編程效率模板保存程序驗證尋位和焊接軌跡設(shè)定完成后，機器人離線編程員應(yīng)對程序進行仿真，并驗證程序的可執(zhí)行性。程序檢查機器人離線編程員宜通過軟件對所有軌跡點進行全面檢查，并可直接獲得結(jié)果，同時機器人離線編程員可根據(jù)軟件的提示快速找到出現(xiàn)問題的位置。仿真機器人離線編程員應(yīng)可通過鼠標(biāo)拖拽或滾輪滾動的方式實現(xiàn)仿真過程的快速預(yù)覽。程序?qū)С龀绦蚰０逶O(shè)定及選擇機器人離線編程員應(yīng)可根據(jù)機器人品牌選擇適配的程序編譯模板，并能夠?qū)С隹勺x的程序文件。程序轉(zhuǎn)換機器人離線編程員應(yīng)根據(jù)機器人的運行要求將導(dǎo)出的程序進行轉(zhuǎn)化，形成機器人可執(zhí)行的程序文現(xiàn)場調(diào)試在正式使用離線程序前，機器人離線編程員應(yīng)首先進行離線程序的現(xiàn)場調(diào)試及優(yōu)化。程序加載機器人離線編程員可通過存儲介質(zhì)拷貝的方式將離線程序加載到機器人控制器中，如果條件允許，也可通過網(wǎng)絡(luò)直接將程序下發(fā)到機器人的控制器中。程序運行及優(yōu)化機器人離線編程員應(yīng)以低速運行方式運行離線程序，當(dāng)出現(xiàn)以下情況時，機器人離線編程員應(yīng)手動示教機器人優(yōu)化點位及相關(guān)參數(shù)。機器人點位存在明顯偏差；TCP設(shè)置不合理或偏差較大；機器人動作過快；d）e）機器人在運動路徑中出現(xiàn)焊槍、附件或本體與工件或者周圍物體發(fā)生碰撞；f）機器人在運動路徑中出現(xiàn)超行程報警；機器人在運動路徑中出現(xiàn)奇異點；機器人在運動路徑中出現(xiàn)槍纜/線纜過度纏繞；機器人姿態(tài)在兩點位之間發(fā)生大范圍變化；j）焊接尋位因超范圍失?。籯）焊槍角度不合適導(dǎo)致保護氣罩在尋位過程中提前接觸工件；l）焊接尋位位置選擇不當(dāng)；m）拐角位置的焊槍姿態(tài)不合適；n）起收弧位置不滿足工藝要求；o）焊接參數(shù)不符合工藝要求。機器人離線編程員如對程序進行重大調(diào)整，宜在程序中進行標(biāo)注、注釋和說明。經(jīng)優(yōu)化的程序應(yīng)可滿足自動化運行要求。過程注意事項程序管理離線程序應(yīng)根據(jù)工作站、工件型號、日期等參數(shù)進行命名。安全機器人離線編程員在現(xiàn)場收集信息及調(diào)試優(yōu)化離線程序時，相關(guān)操作應(yīng)符合GB/T38244及GB11291.1的要求。附 錄 A（資料性）常用機器人及離線編程軟件常用機器人及離線編程軟件見表A.1。A.1常用機器人及離線編程軟件機器人離線編程軟件類型發(fā)那科RoboGuide專用ABBR