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

    前言：

    當(dāng)前6軸弧焊機(jī)器人的安裝流程普遍采用的方法是：TCP設(shè)定、現(xiàn)場(chǎng)示教、確認(rèn)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(dá)到很高的精度。另外，當(dāng)工件變換，或者同種工件由于型號(hào)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(xiàn)場(chǎng)針對(duì)不同型號(hào)的工件長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)行示教工作，嚴(yán)重影響工作效率。

    現(xiàn)在，我們可以利用FANUC公司開(kāi)發(fā)的機(jī)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(chǔ)上，利用虛擬的示教器進(jìn)行示教，然后再把編好的機(jī)器人焊接軌跡下載到機(jī)器人控制器。由于，實(shí)際的工件相對(duì)于機(jī)器人基坐標(biāo)系的位置與仿真軟件中相比會(huì)有誤差，需要對(duì)實(shí)際的工件進(jìn)行位置重新確認(rèn)。這時(shí)我們可以在機(jī)器人手臂末端臨時(shí)安裝一個(gè)視覺(jué)相機(jī)，來(lái)觀察和標(biāo)定工件空間位置。最后用弧焊機(jī)器人軟件包中的視覺(jué)偏移功能可以依據(jù)標(biāo)定的工件空間位置對(duì)仿真軟件中示教的程序自動(dòng)進(jìn)行微調(diào)。

    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(shù)模導(dǎo)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(shù)模的導(dǎo)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(biāo)直接在工件的三維數(shù)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(jī)器人TCP運(yùn)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(dú)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(shè)置焊槍的姿態(tài)。當(dāng)所有焊縫路徑調(diào)整好后，機(jī)器人可以將整個(gè)焊接運(yùn)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(jī)器人控制器。同樣，如果有需要，機(jī)器人控制器中現(xiàn)場(chǎng)的示教程序同樣可以上載到仿真軟件中，還可以對(duì)示教程序進(jìn)行各種修改，再下載到機(jī)器人控制器中。

    3. 用視覺(jué)來(lái)設(shè)定TCP

    這里采用視覺(jué)功能來(lái)設(shè)定TCP，速度快，精度高。將攝像頭安裝在固定的基礎(chǔ)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(tǒng)自動(dòng)計(jì)算焊槍TCP點(diǎn)。如圖2所示的實(shí)驗(yàn)裝置。 

    4. 安裝臨時(shí)攝像頭

    將攝像頭臨時(shí)固定在機(jī)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(jī)標(biāo)定

    攝像機(jī)安裝好后，機(jī)器人需要以工件上某特征點(diǎn)為參考點(diǎn)，運(yùn)動(dòng)至兩個(gè)以上的位置，對(duì)參考點(diǎn)拍攝，軟件可以標(biāo)定攝像機(jī)的成像幾何模型。

    6. 工件參考點(diǎn)標(biāo)定

    在工件上選定適當(dāng)?shù)娜齻€(gè)特征點(diǎn)，用來(lái)標(biāo)定工件的位置。攝像機(jī)分別在每個(gè)特征點(diǎn)上做兩次不同位置的取像，從而計(jì)算出工件上這三個(gè)特征點(diǎn)在機(jī)器人基坐標(biāo)中的坐標(biāo)參數(shù)，從而得出工件的空間位置。這里以工件的三個(gè)基準(zhǔn)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(diào)程序

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

    以上的步驟，可以用下面的見(jiàn)圖表示：

    結(jié)論：

    這種利用離線(xiàn)編程和視覺(jué)相結(jié)合的示教方法，完全可以應(yīng)用到實(shí)際的生產(chǎn)當(dāng)中，特別是需要現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)時(shí)間示教以及工件型號(hào)多樣、批量大的場(chǎng)合，以及工件定位不準(zhǔn)確的場(chǎng)合，例如，運(yùn)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(tǒng)，無(wú)論是硬件還是軟件都與機(jī)器人控制系統(tǒng)高度集成，省去另外設(shè)計(jì)視覺(jué)系統(tǒng)的花費(fèi)。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(yīng)的開(kāi)發(fā)應(yīng)用，縮短機(jī)器人安裝調(diào)試的時(shí)間。在當(dāng)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(shì)下，一切高度柔性化和自動(dòng)化的方案都應(yīng)該是我們優(yōu)先考慮的。