MotoSimEG-VRC软件：基于伺服焊枪的机器人点焊仿真

概述

工业机器人在汽车制造行业中的应用是最为广泛的，其中点焊焊接又是在汽车制造过程中必不可少的，随着工业机器人技术的不断完善，点焊焊接已经完全可以被工业机器人取代。

虚拟仿真技术与工业机器人技术相伴而生，已经成为机器人生产线方案设计与离线编程必不可少的重要环节。MotoSim EG-VRC是安川机器人虚拟仿真与离线编程的专用软件，内部集成了安川机器人所有的工艺应用，如弧焊焊接应用、点焊焊接应用、搬运应用、喷涂应用等。

本期就来为大家介绍一下MotoSim EG-VRC软件工业机器人基于伺服焊枪点焊焊接应用的虚拟仿真方法。

项目创建与机器人系统添加

MotoSim EG-VRC软件中创建一个新的虚拟仿真项目，并在项目的虚拟仿真场景中添加安川机器人虚拟控制系统。

在“Controller”菜单栏下使用“New”命令创建机器人控制器，创建模式选择为“New VRC Controller(no file)”。在弹出的New Controller对话框中设置机器人控制系统参数，详细设置参数如下。

Controller Type：DX200

Controller Name：DX200

System Version：DN2.87-00

设置机器人系统语言（Language）、型 （Control Group）、工艺应用（Application），详细设置参数如下所示。设置完成后点击“Standard Setting Execute”按钮，以标准设置创建虚拟机器人系统。

Control Group：R1：MS210/MH225-A0*(MS210)

Application：MOTOR GUN

机器人系统创建完成后，虚拟仿真环境中自动添加了选定型 的机器人模型。使用MotoSim EG-VRC软件自带的模型创建工具创建出圆柱体，作为简易工装。再创建一个薄板，作为简易工件。并对其进行合理布局，布局效果如下图所示。

机器人外部轴初始化配置

由于机器人的伺服焊枪属于外部轴，因此需要对伺服焊枪进行初始化配置，这样才能与机器人控制器进行通信连接，实现机器人对伺服焊枪的运行控制。

软件的“Controller”菜单栏中点击“Maintenance Mode”命令按钮，机器人控制器进入维护模式，同时弹出虚拟示教器。

使用虚拟示教器的操作面板依次选择“SYSTEM”→“SETUP”→“CONTROL GROUP”，进入CONTROL GROUP 界面，然后在“S1”后选择“DETAIL”，最后在弹出的MACHINE LIST界面中选择“GUN-1”，也就是将机器人的外部控制组设定为序 为1的焊枪。

在CONTROL GROUP界面中，R代表机器人本体控制组，B代表外部直线运动机构控制组（如机器人行走轴），S代表外部旋转运动机构控制组（如伺服焊枪）。

CONNECT(STO)界面无需任何设置，保持默认即可。

AXES CONFIG界面用于定义机器人外部轴的机械传动形式，如皮带、齿轮、齿条、滚珠丝杠等。对于伺服焊枪，只有滚珠丝杠一种机械传动形式可选，即“BALL-SCREW”。

MECHANICAL SPEC界面用于配置机器人外部轴的机械参数，详细配置如下所示。

MOTION RANGE(+)：外部轴正方向运动软极限值，如110mm。

MOTION RANGE(-)：外部轴负方向运动软极限值，如-10mm。

REDUCTION RATIO(NUMER)：外部轴减速机减速比的分子，对于伺服焊枪来说一般没有减速比，因此设置为1。

REDUCTION RATIO(DENOM)：外部轴减速机减速比的分母，如1。

BALL-SCREW PITCH：滚珠丝杠旋转一圈焊枪动电极臂直线运动距离值，如10mm/r。

MAX PRESSURE：最大压力，保持默认即可。

MOTOR SPEC界面是外部轴电机参数配置，可以根据实际使用的电机应用情况进行配置，本例中保持默认值。

全部配置完成确认后，在弹出的所有信息提示对话框中均选择“YES”。然后在VRC Maintenance Mode对话框中点击“End”按钮，完成机器人外部轴初始化配置，待机器人控制器重新启动完成后配置参数生效。

焊枪模型导入与安装

软件“Home”菜单栏中点击“Cad Tree”命令按钮，左侧的Cad Tree中出现自动生成的DX200-S01资源节点。

注：若是Cad Tree中没有自动生成DX200-S01资源节点，可以先保存仿真项目，然后重新打开软件后再次加载创建的仿真项目，这时候Cad Tree中会显示出DX200-S01资源节点。

复制准备好的C型焊枪模型到仿真项目根目录中的models文件夹下。

使用Cad Tree中的“Add”工具按钮，以仿真环境的世界坐标系world为父级参考对象导入C型伺服焊枪的静电极臂模型，然后再以静电极臂为父级参考对象导入伺服焊枪静电极臂，这样导入后的动电极臂与静电极臂能够实现自动装配。

使用“Layout”工具中的“Mate the center of two circles(each circle passing through 3 points)”模型装配特征拾取模式，将C型伺服焊枪模型安装到机器人的末端法兰上。特征拾取结束后，在弹出的“Would you reverse the direction?”信息提示框中点击“否”按钮，即焊枪装配时不进行方向旋转。

工具数据设置（TCP标定）

机器人安装新工具之后需要对TCP进行标定，也就是工具数据的设置。软件“Controller”菜单栏中点击“Tool Data”命令按钮，在弹出的Tool Editor对话框中勾选项“Pick Enable”，然后拾取伺服焊枪静电极帽模型中心点为TCP原点；调整坐标系的Z轴，使其指向动电极臂；调整坐标系的X轴，使其指向机器人进给方向。

伺服焊枪父级参考对象设置

首先将DX200-S01资源节点父级参考对象设置为机器人link6下的DX200-R01_tcp，然后将伺服焊枪动电极臂模型的父级参考对象设置为DX200-S01资源节点下的DX200-S01_ex1，最后将伺服焊枪静电极臂的父级参考对象设置为机器人link6下的DX200-R1_flange。

全部设置完成后，机器人就可以带着伺服焊枪一起运动了，并且机器人工具坐标也移动到了新标定的TCP上。

机器人伺服焊枪轴控制组添加

打开虚拟示教器，依次选择“SETUP”→“GRP COMBINATION”，在GROUP COMBINATION界面中选择“R1”，在弹出的选项列表中选择“ADD GROUP”，为机器人添加新控制组。

在GROUP COMBI SET界面中可以设置机器人控制组对应的控制对象，详细配置参数如下所示。

NO.1 CONTROL GROUP：配置机器人控制组1的控制对象，一般设置为机器人本体“R1:ROBOT1”。

NO.2 CONTROL GROUP：配置机器人控制组2的控制对象，一般设置为外部轴，如本例中的伺服焊枪运动轴“S1:STATION1”。

机器人控制组配置完成后，GROUP COMBINATION界面中出现“R1+S1”控制组。

设置伺服焊枪为机器人E轴

虚拟示教器中，依次选择“SETUP”→“JOG KEY ALLOC.”，进入JOG KEY ALLOCATION界面。

7TH(E-,E+)的GROUP下选择“S1:STATION1”，将伺服焊枪轴映射为机器人的第七轴。此时，在未激活外部轴的情况下，通过虚拟示教器的操作面板上的“E-,E+”按键就可以控制焊枪的关闭与打开。

伺服焊枪Home位置标定

伺服焊枪Home位置标定也就是焊枪的零点标定，首先应该将伺服焊枪动电极臂调整到零点位置。

使用“Pos”工具中的沿坐标系平移功能，将伺服焊枪动电极臂移动到零位，本例以焊枪动电极臂与静电极臂完全接触的位置为零点位置（焊枪关闭状态）。

虚拟示教器中，依次选择“ROBOT”→“HOME POSITION”，在HOME POSITIONING界面中点击下方的“PAGE”，然后在弹出的选项列表中选择伺服焊枪控制组“S1:STATION1”，进入焊枪Home位置标定。

将光标移动到S1:1后的“圆圈”上，然后在虚拟示教器的操作面板上按“SELECT”按键，在弹出的“Create home position?”信息提示框中点击“YES”，焊枪Home位置标定完成。

机器人示教编程

使用虚拟示教器创建机器人点焊焊接程序，程序创建时“GROUP SET”设置为“R1+S1”，即程序中同时使用机器人控制组与伺服焊枪外部轴控制组。

首先使用运动指令创建机器人运动路径程序，包含Home点程序、过渡点程序、焊接工艺点程序。然后在每一条工艺点程序之后插入执行焊接指令SVSPOT。

虚拟示教器上，依次选择“INFORM”→“DEVICE”→“SVSPOT”，也可以直接在操作面板上按“·SPOT”按键，将运动指令切换为执行焊接指令。

当然这里也可以使用间隙动作指令SVSPOTMOV实现点焊焊接，使用SVSPOTMOV指令时不需要事先示教焊接工艺点运动路径程序，SVSPOTMOV指令中自带运动功能，可以直接示教机器人运动轨迹点。在示教器的操作面板上按“8 PRESSURE”按键，可以在运动指令与间隙动作指令之间进行切换。

GUN#(1)：焊枪序 ，用于指定焊接使用的焊枪序 ，焊枪序 在机器人外部轴初始化配置中已设定。

PRESS#(1)：压力文件序 ，指定设定压力的文件序 ，压力条件可以在示教器的GUN PRESSURE界面设置。

WTM=1：焊接条件序 ，指定焊机设定的焊接条件序 ，焊接条件可以在焊机上设定。

WST=1：焊机启动时间，指定焊机的启动时间。WST=0时，在执行SVSPOT 命令的同时启动焊机，因为要在加压前启动焊机，所以需在焊机处设定预压时间；WST=1时，在一次压力执行的同时启动焊机；WST=2时，在二次压力执行的同时启动焊机。

点焊焊接参数设置

虚拟示教器上依次选择“SPOT WELDING”→“GUN PRESSURE”，进入GUN PRESSURE界面，在此界面中可以设定点焊焊接压力参数。

TOUCH SPEED：接触速度，表示焊枪关闭时电极的运动速度，用焊枪电机额定转数的百分比（%）表示。

1ST PRESS：一次接触压力，表示焊枪电极接触工件时的第一次加压压力。

SETTING：生效设定，表示焊枪压力文件的设定状态。还未输入参数值的文件显示“NOT DONE”，已经输入参数值的文件需设定为“DONE”。

仿真运行

在软件“Simulation”菜单栏下，点击“Start”命令按钮，可以看到机器人按照示教的程序对工件进行点焊焊接，如下动态图所示。运行结束后点击“Reset”命令按钮，恢复工作站初始状态。

The End

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