激光跟踪焊接机器人系统技术方案

顺开机械手弧焊工作站

技术方案

沈阳新松机器人自动化股份有限公司

2009年7月

第一章方案概述

1.方案设计依据

甲方所提出的要求以及图片；

2.项目条件和要求

✧焊接工件名称：箱体总成最大 1000mm*1000mm*1800mm（W*L*H）（长度、宽度和

高度均有变化）。

✧材料：不锈钢；厚度：δ＝3 mm；

✧焊接方法：机器人MAG焊接方式；

✧设备规划：

配置1套机器人及MAG焊接系统、1套机器人滑台、1台单轴变位机，1套机器人焊接夹具，激光检测和跟踪系统等。具体见设备布局参考图。

第二章焊接工艺分析

1.箱体工序划分：

工序1、人工点固工件（组焊夹具甲方设计制造，甲方自备焊接设备，箱体共4个部件）；

示图：

工序2、人工将工件装在变位机夹具上，机器人焊接。焊接完成后人工卸件。

示图：机器人焊接如图所示的焊缝

2.焊接工艺（MAG）：

1)焊丝直径选用Φ0.8-Φ1.0mm；

2)机器人MIG焊接的平均焊接速度取：6-8 mm/秒；

3)每条焊缝的机器人焊接辅助时间，即机器人平均移动时间取：3秒（包括机器

人变换姿态、加减速、空程运动时间，及焊接起弧、收弧时间）；

第三章系统总体方案

1.方案总体介绍

本方案采用KUKA KR16L/6机器人和弗尼斯的TPS4000焊接系统，通过sevorobot 的DIGI-I激光传感器检测焊缝的位置进行焊接，并增加激光跟踪系统随时对焊接进行修正。

机器人夹具放在单轴变位机上，机器人安装在外部轴滑台上，保证焊接的姿态。

经过仿真：目前需用的机器人基本上可以满足最长1800的焊接。

关于夹具能适应多品种的问题：目前认为一套夹具可以通用，由于工件宽度及高度变动范围太大，为了适应有些型号的工件焊接，需要手工更换夹具上的部分底座。

2.设备布局参考图

平面布局图

设备按1套机器人夹具制造，在电控系统上按照2套夹具的输入输出数量预留接口。

第四章系统设备配置表

第五章设备配置说明

1.机器人系统KR16L/6

本系统所选用的KR16L/6机器人是德国KUKA的机器人，包括机器人本体，机器人控制柜（KRC2），示教盒（KCP）三部分及供电电缆。

1）机器人本体参数：

KR16L/L机器人本体照片

KR16L/6机器人本体外形尺寸及运动范围

2）机器人控制器KRC2

控制柜外观示意图

KRC2 性能参数

处理器库卡(工业)计算机

操作系统微软WINDOWS XP

编程及控制库卡VKCP

设计生产标准DIN EN 292, DIN EN 418, DIN EN 614-1, DIN EN 775,

DIN EN 954, DIN EN 50081-2, DIN EN 50082-2, DIN EN

60204-1

保护等级IP54

工作环境温度0°～50°（无需外加空调系统）

控制轴数8-11个

自重178公斤

输入电源3x400V-10%∽3x415V+10% , 49-61赫兹

3）KUKA编程控制器KCP

库卡工业机器人优点描述：

（1）标准六轴工业机器人本体：

⏹合理的机械结构和紧凑化设计

⏹6个自由度AC伺服马达

⏹绝对位置编码器

⏹所有轴都带有抱闸

⏹特定的负载和运动惯量的设计，使得速度和运动特性达到最优化

⏹臂部的附加负载对额定负载没有运动限制

⏹本体和控制器之间7m长电缆, 并可根据需要进行扩展

⏹特点描述：

●旋转范围大，工作效率更高

●模块化的机械结构设计，任何部分都可迅速更换

●高精度电子零点标定

●可调机械手臂，更大的活动空间和柔韧性

●高速运动曲线中动态模型的优化，加速性能高于普通机器人25%，

更利于提高系统寿命、优化工作节拍

（2） KUKA机器人控制器KRC2

●标准的工业控制计算机PENTIUMⅡ处理器

●基于Windows平台的操作系统，可在线选择多种语言（包括中文）

●支持多种标准工业控制总线，包括：Interbus、Profibus、Devicenet、

Canbus、Controlnet、EtherNet、 Remote I/O等

●标准的ISA、PCI插槽，方便扩展。可直接Intrnet，实现远程监控和诊断。

●采用高级语言编程

●标准的控制软件功能包，可适应于各种应用

●6D运动控制鼠标，方便运动轨迹的示教

●断电自动重启，不需重新进入程序

●系统设示波器功能，可方便进行错误诊断和系统优化●软件可自动更新和升级

◆KUKA标准的工业控制PC

◆基本配置：

CPU：2.0 GHZ

内存：256MB RAM

硬盘：20G

串口：COM1、COM2 、COM3，9针或15针

标准并口和打印机接口

主板：标准工业控制计算机主板，含PCI、ISA插槽

USB接口

标准CD-ROM和软驱

标准显卡，可外接显示器

◆优点：

●开放性好，能够直接和多种功能卡直接插接，方便扩展，通用性好

●程序可方便进行备份及恢复，而且可在短时间内完成

●可直接外接显示器、鼠标和键盘，方便程序的读写

●可随时进行系统的更新

●大容量硬盘对程序指令基本无限制，并可长期存储相关操作和系统日志●支持多种总线协议，与总线接口板连接方便，即插即用

●一旦出现系统错误，可在最短时间内恢复

●可方便进行联网，易于监控和管理

●拆卸方便、易于维护