摘要：本文介紹FANUC弧焊機器人全新的機器人安裝調試方法，通過(guò)離線(xiàn)示教，然后利用視覺(jué)設定TCP，再用視覺(jué)標定工件實(shí)際位置，用視覺(jué)偏移功能來(lái)自動(dòng)微調示教程序，極大地提高了編程效率，體現高度的柔性化。

    前言：

    當前6軸弧焊機器人的安裝流程普遍采用的方法是：TCP設定、現場(chǎng)示教、確認及修改所示教的程序。而在批量生產(chǎn)時(shí)，這種方法要求工件的定位達到很高的精度。另外，當工件變換，或者同種工件由于型號的不同，會(huì )有部分甚至所有的焊縫位置有變化時(shí)，就需要編程人員在現場(chǎng)針對不同型號的工件長(cháng)時(shí)間進(jìn)行示教工作，嚴重影響工作效率。

    現在，我們可以利用FANUC公司開(kāi)發(fā)的機器人仿真軟件ROBOGUIDE，坐在辦公室里，就能很輕松地完成大量的編程和示教任務(wù)，而且是完全基于三位模型的基礎上，利用虛擬的示教器進(jìn)行示教，然后再把編好的機器人焊接軌跡下載到機器人控制器。由于，實(shí)際的工件相對于機器人基坐標系的位置與仿真軟件中相比會(huì )有誤差，需要對實(shí)際的工件進(jìn)行位置重新確認。這時(shí)我們可以在機器人手臂末端臨時(shí)安裝一個(gè)視覺(jué)相機，來(lái)觀(guān)察和標定工件空間位置。最后用弧焊機器人軟件包中的視覺(jué)偏移功能可以依據標定的工件空間位置對仿真軟件中示教的程序自動(dòng)進(jìn)行微調。

    具體步驟如下：

    1. 離線(xiàn)編程

    ROBOGUIDE仿真軟件支持igs格式的三維數模導入，目前流行的三維軟件都支持輸出igs格式文件，因此給這款仿真軟件數模的導入帶來(lái)了極大的方便。

    在這個(gè)軟件中示教焊接軌跡，除了可以模仿實(shí)際示教時(shí)常用的示教點(diǎn)的方式，還可以用鼠標直接在工件的三維數模上點(diǎn)選出焊縫處的工件輪廓線(xiàn)，產(chǎn)生的線(xiàn)條可以直接作為機器人TCP運行的軌跡，并自動(dòng)產(chǎn)生示教點(diǎn)和軌跡程序，這是這款仿真軟件的一個(gè)獨特而又非常實(shí)用的功能，可以大幅減小示教時(shí)間。由于形成的焊接軌跡剛開(kāi)始只代表TCP點(diǎn)的路徑，接下來(lái)可以在仿真軟件中設置焊槍的姿態(tài)。當所有焊縫路徑調整好后，機器人可以將整個(gè)焊接運動(dòng)以動(dòng)畫(huà)方式展示，不滿(mǎn)意的路徑或焊槍姿態(tài)可以進(jìn)行修改。如圖1所示：

    2. 下載示教程序

    將示教好的軌跡程序下載到機器人控制器。同樣，如果有需要，機器人控制器中現場(chǎng)的示教程序同樣可以上載到仿真軟件中，還可以對示教程序進(jìn)行各種修改，再下載到機器人控制器中。

    3. 用視覺(jué)來(lái)設定TCP

    這里采用視覺(jué)功能來(lái)設定TCP，速度快，精度高。將攝像頭安裝在固定的基礎底板上，焊槍在攝像頭前擺動(dòng)若干不同姿態(tài)，攝像頭拍攝焊絲端點(diǎn)圖像，系統自動(dòng)計算焊槍TCP點(diǎn)。如圖2所示的實(shí)驗裝置。 

    4. 安裝臨時(shí)攝像頭

    將攝像頭臨時(shí)固定在機器人第六軸末端或者焊槍上，只要固定牢固，其具體位置不需要精確。如圖3所示。

    5. 攝像機標定

    攝像機安裝好后，機器人需要以工件上某特征點(diǎn)為參考點(diǎn)，運動(dòng)至兩個(gè)以上的位置，對參考點(diǎn)拍攝，軟件可以標定攝像機的成像幾何模型。

    6. 工件參考點(diǎn)標定

    在工件上選定適當的三個(gè)特征點(diǎn)，用來(lái)標定工件的位置。攝像機分別在每個(gè)特征點(diǎn)上做兩次不同位置的取像，從而計算出工件上這三個(gè)特征點(diǎn)在機器人基坐標中的坐標參數，從而得出工件的空間位置。這里以工件的三個(gè)基準孔做參考點(diǎn)。如圖4和圖5所示 

    7. 用視覺(jué)偏移功能來(lái)微調程序

    前面的步驟都做完后，就可以用FANUC智能弧焊機器人軟件包中的Vision Shift對仿真軟件所制作的示教程序進(jìn)行自動(dòng)調整。

    以上的步驟，可以用下面的見(jiàn)圖表示：

    結論：

    這種利用離線(xiàn)編程和視覺(jué)相結合的示教方法，完全可以應用到實(shí)際的生產(chǎn)當中，特別是需要現場(chǎng)長(cháng)時(shí)間示教以及工件型號多樣、批量大的場(chǎng)合，以及工件定位不準確的場(chǎng)合，例如，運動(dòng)在輸送線(xiàn)上事先已經(jīng)點(diǎn)焊好的工件。

    FANUC公司開(kāi)發(fā)的iRVision視覺(jué)系統，無(wú)論是硬件還是軟件都與機器人控制系統高度集成，省去另外設計視覺(jué)系統的花費。而且此視覺(jué)功能還可以在線(xiàn)切割、涂膠、切邊等領(lǐng)域進(jìn)行相應的開(kāi)發(fā)應用，縮短機器人安裝調試的時(shí)間。在當前企業(yè)需要提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量、降低人力消耗的趨勢下，一切高度柔性化和自動(dòng)化的方案都應該是我們優(yōu)先考慮的。