摘要
使用3D仿真装置来训练机器人如何进行焊接具有诸多优点。因为焊接是一个复杂、精密的过程，想要解释清楚或者传授给人，并不是一件特别容易的事情。
将先进的运动控制基本部件、3D视觉和机器人控制，结合到机器人焊接的3D仿真软件中。机器人焊接的未来是数字化的，而仿真有助于展示之前未曾考虑过的可能性。
在建造任何东西之前，Genesis Systems公司都使用仿真来实现可视化和演示复杂或大规模的机器人过程。这对焊接特别有帮助,这是一个复杂的、精密的过程，想要解释清楚或者传授给人，并不是一件特别容易的事情。
虚拟现实与3DGenesis Systems虚拟解决方案中心的3DG环境，致力于将虚拟现实和沉浸式3D可视化技术结合在一起，从而在概念和设计阶段将机器人过程可视化。3DG技术，致力于评估人体工程学参数，如焊枪以及机器人的可达性。系统是由16块面板组成的视听墙，可以显示2D和3D图像。该系统便与携带,易于拆卸和安装。
"对我们来说，这是一个伟大的工具，” Genesis Systems的虚拟解决方案工程师Brendan Brown说道，"在3DG环境下，我们可以吸引客户过来体验,让他们真实的感受即将购买的某个系统。他们可以看到我们前期所做的工作，以及为了给他们提供最佳的解决方案，这是我们所做的售前工作。"
他们还使用3DG系统，与内部设计和工具组一起，对协作过程进行审查。
Brown说: "戴上常规的3D眼镜,就像在电影院里看电影一样。然后利用游戏杆，你就可以驱动模型，围绕机器，钻到机器下面，出来进去，从各个角度观察它。"
图1:采用沉浸式3D虚拟现实技术仿真机器人焊接过程，能够在开始制造之前，更高效地进行设计和概念评审。
例如，三轴龙门上的焊接机器人，被定位到焊接在采矿业使用的大型倾卸卡车框架上的MIG，利用不同颜色来区分各种零件。
"其中一些部件有40英尺长，"Brown说,"这部分工作需要多次、厚板焊接。完成一件焊接，所需要的时间大概是48小时。在焊接过程中，由于热量和牵引(变形)，这些部件实际会增长2到3英寸。"
仿真环境能够向客户展示先进的过程,其中有些东西单靠想象，可能会觉得根本无法实现。汽车行业和家电行业已逐步开始对激光焊接进行更深入的研究。
"我们获得了不少客户订单,就是因为我们使用激光焊接,而激光焊接产生的热量和变形更小。我们已经完成了仿真工作，可以展示激光焊接的优点，技术人员已经对此进行了严格的焊接变形和热效应分析。他可以向客户展示：传统的 MIG焊接，可能会造成某一部件5毫米的变形或偏转，但如果使用激光焊接，可以将变形降低到1毫米。"Brown说。
图2: 机器人激光焊接应用的仿真研究，可以在安装前暴露可能出现的问题。
在Genesis虚拟解决方案中心的大厅中，还布置了自动化解决方案中心。用户可以在该装置上测试某些技术，比如远程激光焊接和激光缝步进机。
Genesis公司使用机器人激光缝步进机来测试客户零件,而在以前使用的是传统的点焊。他们已经有一些机器人系统应用到该领域。
激光缝步进机是一种伺服驱动、自保持的激光头。Brown说:"它的一个优点是，在大多数激光焊接工艺中常见的大型激光安全柜，在这里根本就不需要。机器人移动到零件的上方，然后将激光头向下驱动,基本上与头部施加作用力，这有助于将两种材料结合在一起。不需要巨大的密封的外壳，需要的夹具也更少。相比传统的点焊而言，这种焊接方式的焊后表面更好，也更容易保持一致性。"
图3: 机器人激光缝步进机，将夹紧力与激光焊接技术相结合，以取代传统的电阻焊。
先进的焊接技术,如远距离激光焊接和激光缝步进机，仍然会像传统焊接工艺一样提示零件装配和其他关键变量的相同问题。整个过程仍然需要被完全理解，才能成功实现自动化。
本文来自于《控制工程中文版》（CONTROL ENGINEERING China ）2018年6月刊《技术文章》栏目，原标题为：采用3D可视化技术仿真机器人焊接的优点
