摘 要

焊接机器人在产业化生产中的应用日益广泛。在建筑行业，随建筑物高度不断刷新，对高层建筑高强度钢中厚板的焊接提出了更高要求。但在中厚板自动化焊接过程中，仍存在两个主要问题：一是手工示教编程效率低下，难以满足超高层钢结构生产的需要和焊接质量要求；二是离线编程软件缺乏多层多道焊路径规划和焊接工艺参数规划。

针对以上两个问题，本文从多层多道焊路径规划和焊接工艺参数规划展开研究，对最常用的V型坡口截面进行焊道设计和规划，采用RobotStudio进行二次开发，基于Visual Studio 2012开发平台中的Windows应用程序开发模块，选用C#(C-sharp)编程语言进行软件界面设计和离线编程。

经调试和运行，当输入截面基础参数后，该软件可以自动进行多层多道焊路径规划并显示相应的焊接工艺参数。同时对该系统进行了可行性分析，经分析，本次设计规划符合设计要求，满足了功能需要。

关键词：多层多道焊；路径规划；离线编程

Abstract

The application of welding robots in industrial production has become increasingly widespread. In the construction industry, with the constant refreshment of building heights, higher requirements have been put forward on the welding of high-strength steel plate for high-rise buildings. However, there are still two major problems in the process of automatic welding of plate: First, manual programming is inefficient so that it is difficult to meet the needs of industrial production and welding quality requirements; second, offline programming software lacks multi-layer multi-pass welding path planning and welding process parameter planning.

For the above two problems, multi-pass multi-pass welding path planning and welding process parameters were studied. The weld pass with V-shaped cross section was designed and planned. RobotStudio was used for secondary development. In Visual Studio's Windows application development module, C# language was used for software interface design and off-line programming.

After commissioning and operation, after inputting the basic parameters of the section, the software can automatically perform multi-layer and multi-pass welding path planning and display the corresponding welding process parameters. At the same time, the system is analyzed for feasibility, this design plan meets the design requirements and meets the functional requirements.

Key Words：Multi-layer Multi-pass welding; off-line programming; path planning

目 录

第一章 绪论 6

1.1目的及意义 6

1.2国内外发展现状 6

1.2.1国外研究现状 7

1.2.2国内研究现状 8

1.3本文主要内容 9

第二章 多层多道焊焊道规划 10

2.1坡口填充方式 10

2.2焊接工艺对焊道成形的影响 11

2.2.1焊接参数与焊缝截面积的关系 11

2.3坡口截面规划 11

2.3.1等面积法的坡口截面规划 12

2.3.2等高法的坡口截面规划 13

2.3.3自定义型坡口截面规划 14

2.3.4最大面积坡口截面规划 14

2.4焊道顺序的规划 15

2.5焊枪空间位置的规划 17

2.5.1焊枪空间位置 17

第三章 Robert studio离线编程软件二次开发 19

3.1软件和开发工具的介绍 19

3.2主要模块的设计 19

3.2.1路径规划模块 20

3.2.2焊接工艺规划模块 20

3.2.3通讯模块 20

3.2.4监控模块 20

第四章 C#离线编程 21

4.1软件界面的编程实现 21

4.2离线编程软件的运行 22

第五章 结论与展望 24

5.1结论 24

5.2展望 24

参考文献 26

致谢 28

第一章 绪论

1.1目的及意义

伴随着社会生产力的不断发展，经济的不断发展也使得焊接技术也得到了很大的进步，在与工业相关的不同领域都有广泛的应用。因此传统的手工焊接已经无法满足当前社会生产的全部需求，自动化焊接因为其相对传统手工焊接的优势而开始成为主要的生产方式。目前世界上工业发达国家焊接自动化程度最高高达80%^[1]，因此无论是在工效或者质量上都有很大的优势。而我国按手工焊和自动焊消耗的焊材来估算，估算出的焊接自动化程度为30%，两者之间存在很大差距^[7]。尤其是在超高层钢结构的焊接过程中，由于焊接作业往往在高空中进行，施工环境恶劣，传统手工焊接存在的低效率和和焊接质量的不稳定两大缺点是提高生产效率和焊接质量稳定性的最大障碍^[6]，然而机器人焊接具有焊接质量稳定和生产效率高等优点，使得焊接机器人在超高层钢结构领域中有着巨大的发展潜力。

与此同时，机器人焊接相对于传统的手工焊接来说，在社会，经济等方面也有许多优点。例如传统焊接环境比较恶劣，例如存在粉尘、噪音、高温、弧光等，既会对焊接质量造成影响，也会给焊接工人的身体健康产生影响。利用工业机器人来进行焊接工作不仅会有效改善焊接工作的环境，减少人工劳动强度，也可以提高生产效率和生产质量，能使焊接工业朝着智能化、自动化的方向发展。

1.2国内外发展现状

我国在焊接机器人领域的研究相较于国外来说起步比较晚，最早开始于上世纪七十年代。与美国，日本或者欧洲等一些制造业强国来说，我国在焊接机器人领域的研究还是比较落后的。近几年来，伴随着世界经济一体化的趋势，我国焊接机器人领域也接触到了许多先进的技术，对我国焊接机器人部分领域的发展起到了一定的推动作用，但发展速度仍然比较缓慢，和国外相比仍存在较大的差距。与此同时由于我国劳动力相对来说较为廉价，许多公司不愿意花费大量资金投入到焊接机器人领域的研究中，也对我国焊接机器人的发展包括离线编程方面产生了一定的影响。