离线编程使机器人承担复杂工作-CAD硬件/先进制造技术技术论文-佳工机电网

离线编程使机器人承担复杂工作

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机器人正在重新回到制造议程当中，而且这一次是出于更为重要的原因。尽管机器人的应用范围从焊接与切割一直到装配与托盘装运，它们却不再会有更多可以做的事情，现在，这些机器人可以更好地配置，从而更好地完成这些作业。现在，这些机器够完成多项任务。

迄今为止，机器人并非因为缺乏能力而使其前进长期受阻，导致停滞不前的原因主要是用户克服传统作业、识别潜在用途的能力。

机器人具有更大的能力与更高的复杂性，这为离线编程机器人的重要性带来了一丝希望。如果没有一些离线能力，很难认真考虑这些新用途，井快速得以应用。

离线编程通过为设计、自动化制造工作间模拟创造出一个交互式软件环境，从而减少了编程机器人所需的时间与成本。对机器人的规划越好，机器人便会发挥的作用就越大。

机器人的全过程编程可以在三维虚拟工厂里实现，而不必将其从生产中撤出来。这能够让工程师们为机器人开发出最佳顺序，同时帮助他们设计出更好的工作间。

在涂漆、点焊、电弧焊接、磨光、装配与压床操作等汽车应用过程中，离线编程允许工程师们进行可到达性研究，并鉴别碰撞。它能够在任何资本设备投资之前，鉴别一项工艺是否可行。

大多数机器人都具有一种离线编程的能力。然而这些离线编程能力倾向于具有特殊性，不适合模拟包含有各种构造机器人的工作间。

大多数机器人现在有望很快执行若干项任务。它们可以控制外部设备、从另一个系统中读取数据，并焊接零件。离线编程变得重要起来，试差法不再是一项选择。

离线编程软件为 CAD／CAM （计算机辅助设计／计算机辅助制造）系统与工厂地面设备提供了连接。这样，制造商可以利用 CAD 模型布置零件，与模拟工作间的机器人及其它设备建立联系。随后，通过三维 CAD几何学为机器人产生出“点对点”或连续通路。

这可以使用于点焊、涂漆、胶合与切割的机器人通路实现最佳化。三维 CAD 几何学还可以觉察并避免设备、零件与固定设备之间的碰撞。

基础离线编程系统能够让用户通过一种“虚拟”机器人控制器创造程序，像是在真正的机器人身上一样，这可以减少额外培训的需要。但是这些系统在生产率提高方面的显然不具有竞争力，生产率提高可以通过离线编程前端的全三维模拟来实现。

模拟软件的最佳测试是观察它操纵CAD数据的效果。该软件在屏幕上保持良好运动的同时，同时能够模拟多少个机器人？

有效的离线编程取决于机器人模拟的质量。机器人模型必须包括精确的运动学描述与路径规划算法。机器人模型的检验也应通多种测试，与真实机器人进行比较来实现。

这些机器人模型可以随意被添置到模拟工作间中。这一特点使工程师对循环时间进行比较，以及接触到各种机器人成为可能。该模拟环境能够在机器人身上，或者零件部位，或者任何其它工作间参数实现快速、简易的改变。

一项典型的离线编程包装提供制造动力学装置的工具，以及普遍的工作间组件，例如抓爪、运输机与转盘。于是，机器人可以被自动地放入某一工作间位点，使循环时间降到最小。

离线编程可以在整个供应链中被使用。车辆制造商正在将其使用在标准机器人身上，同时还将其应用于进行焊接、冲压与涂漆车间应用的专家机器人。供应商们也正在使用离线编程来生产出属于他们自己的模拟与程序。

日产汽车公司位于英国森德兰的工厂于 1984 年首次投产时，机器人便已经成为了该工厂的一大特征。这一工厂是欧洲生产率最高的工厂，而自动化投资成为其成功的重要一部分。

今天，日产汽车公司在其 Primera 、 Almera 与 Micra 等车型生产线上使用Fanuc与 Nachi 机器人。这些机器人进行焊接、处理与喷涂等作业。 Cimstation 机器人（ CsR ）离线编程软件于 2001 年首次被该工厂使用，为 Primera 轿车的生产作准备。

从那时起，它被用于准备新型程序，并提高其它车型生产线的生产力。

在森德兰工厂，生产规划小组通过由IDEAS CAD 软件生产的三维模型来工作。日产公司白车身工程师 Adam Garbutt 对离线编程的灵活性表示欢迎：“在离线方法之前，我们的时间十分有限，通常是通过夜班与周末加班来对机器人进行在线编程。 CsR 软件能够让机器人在不进入生产线的情况下进行编程。我们还可以在得到实体零件之前，为新车型制定机器人程序。”

CSR 软件已经成为日产公司柔性生产系统中的一项重要工具，该系统通过许多机器人对工作区进行划分。“一个带有 160 公斤工具的机器人全速运动可以达到每秒 5 米， " Garbutt 说，“这意味着一次碰撞可导致严重设备损坏与工厂停工。 CSR 软件能够让我们证明这一全速运动是否合适，井对机器人通路与全速相互影响进行优化，将生产风险降至最低。”

日产公司工程师和生产部门都在使用 CSR 软件。这一方法确保对最终机器人程序的普遍理解及生产所有权。

机器人操作灵活性对一个机器人能够拥有长达 20 年的使用寿命而言具有重要意义。日产公司通过再次利用现有机器人与可以使用机器人的生产线，将该公司对机器人的投资效益最大化。

而机器人的自由运动依赖于快速整合进入生产线、将生产中断最小化的能力。“ CCR 软件能够让我们在安装机床之前创造出一个机器人通路。同时， CSR 软件还可以让我们改变机器人类型，例如，在机器人类型报废或不合适的地方，更换这些机器人， Garbutt 说道。机器人的成本持续降低，与此同时，提高车间场地生产力的压力却正在增加。工厂中机器人数目，确切地说，应该是由机器人来完成的工作数目在今后几年里将开始增加。从生产过程中获得更多的回报将不可避免地意味着由工程师进行的离线编程工作会变得更多起来。 (end)

(投稿) (2007-3-7，阅读1983次)

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