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第2卷　第3期产业科技创新　2020，2（3）：43~44Industrial Technology Innovation 焊接机器人马鞍形轨迹参数化离线编程
肖　鹏
（一重集团大连核电石化有限公司，辽宁　大连　116113）
摘要：马鞍形焊缝焊接轨迹复杂，如果采用传统的编程方式，效率会较低，并且焊接质量也会受到编程人员的技术水平影响。文中，介绍了如何利用“参数驱动离线编程”的方式实现马鞍形自动TIG 焊接轨迹参数化离线编程，希望为改善马鞍形焊缝焊接提供借鉴。
关键词：焊接机器人；马鞍形焊缝；离线编程
中图分类号：TG409　文献标识码：A  文章编号：2096-6164（2020）03-0043-02
工业机器人的成熟的编程方式主要有在线示教编程和离线编程两种，在线示教编程是由操作者在实际工件上对机器人进行操作，逐步地告知机器人需要完成的动作和指令，主要应用于大批量生产、示教路径简单且长时间固定不变的任务，离线编程是通过编程软件直接编辑程序的一种方法，离线编程不仅可编制程序，
而且还可进行运动轨迹的离线计算并虚拟机器人现场，对程序进行仿真运行，验证程序正确性，更适应自动化生产的发展需求[1]。
马鞍形焊缝需要多层多道焊接，焊接轨迹是复杂的空间曲线，每一道焊接时焊的焊接姿态和焊接角度都不一样，即使在同一道中，焊姿态和焊接角度也有很大变化，若采用工业机器人传统的“示教-再现”编程方式，编程效率低，而且焊接质量受编程人员技术水平影响很大。采用传统的“图形驱动离线编程”方式，也只能实现少数焊道的焊接轨迹编程，编程效率依然无法满足工程化应用的要求。文章以IGM 焊接机器人离线编程系统为平台，通过“参数驱动离
线编程”的方式实现了马鞍形自动TIG 焊接轨迹参数化离线编程。
1　轨迹数学模型
图1　圆柱面与圆柱面相贯
马鞍曲线是两个圆柱面正交的相贯线，曲线方程有标准方程，参数方程和极坐标方程等多种形式，使用参数方程能使程序更灵活自由的控制曲线的形状。在线编程和离线编程的特点
图1为两圆柱面以一定角度相贯模型，马鞍曲线为两圆柱面正交形成的空间曲线，此时90α°=，0e =，因此马鞍曲线的参数方程可化简为：
()22
cos sin sin x r y r z r r θθθ
′′′=
′′′=  ′′′=−
(1-1)
2　生成焊接轨迹定义的参数
由式（1-1）可知，只要知道大圆柱面的半径r 和小圆柱面的半径r ′以及小圆柱面和大圆柱面轴线相交
的坐标，就可在离线系统中通过轨迹算法计算得到马鞍轨迹，轨迹参数包括与焊接工艺参数相关的参数以及与轨迹相关的参数。
（1）与焊接工艺参数相关的参数Pass Name ：焊道名称
Program Nr ：焊接程序号，焊接工艺参数的程序号
Welding Speed ：焊接速度Downslope Time ：电弧衰减时间（2）与焊接轨迹相关的参数
RadTT ：筒体半径，即大圆柱面半径r
RadJG ：接管内径，即小圆柱面半径r ′
Side ：焊接方向，Right 为逆时针，Left 为顺
时针
作者简介：肖鹏（1988- ），男，陕西周至人，硕士研究生，工程师，主要从事焊接自动化方面研究。

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