电烙铁式锡焊机器人快速编程方法及应用

程虎 侯博然

摘 要：电烙铁式锡焊机器人广泛应用于PCB电装行业。随着对生产效率和质量的要求不断提高，对锡焊机器人的工作效率和焊接精度提出了更高的要求。此文基于AutoCAD二次开发提出了一种快速编程方法，并进行了举例运用。

关键词：电烙铁;锡焊机器人;编程;AutoCAD

Abstract：Electric iron type soldering robot is widely used in PCB electrical equipment industry.With the continuous improvement of production efficiency and quality requirements，higher requirements are put forward for the working efficiency and welding accuracy of the solding robot.Based on the secondary development of AutoCAD，this paper puts forward a fast programming method and gives an example.

Key words：electric iron;soldering robot;programming;AutoCAD

1 绪论

随着焊接技术的智能化、自动化[1]，采用基于机器人的自动焊接已经成为焊接技术自动化的标志[2]。在军工行业由于产品特性要求，电烙铁式锡焊机器人焊接被广泛使用。锡焊工艺是锡焊机器人的核心技术[3-4]，而焊接编程则是锡焊工艺的关键步骤。传统的焊接编程方法是将PCB板装夹到自动焊锡机器人台面上，人工控制焊枪移动到需要进行焊锡的焊点位置处，通过传动装置获取此位置焊点坐标。传统的焊接编程方法由于是人工目测获取焊点坐标，所以精度差、效率低，编程耗时长。AutoCAD常作为一种二维绘图通用软件，AutoCAD支持二次开发以强化现有功能或实现新的功能[5-7]。本文基于AutoCAD二次开发提出了一种快速编程方法并进行了应用，实现了提高焊接效率和质量的目的。

2 电烙铁式锡焊机器人原理

2.1 电烙铁式锡焊机器人组成

电烙铁式锡焊机器人由焊接工作平台、手持式示教编程器也称示教盒[8]、加热控制器、出锡控制器、焊臂组件、焊咀、焊咀清洁系统、烟雾净化过滤系统组成，电烙铁式锡焊机器人的构成图[9]如图1所示。

2.2 电烙铁式锡焊机器人常规焊接流程

电烙铁式锡焊机器人常规焊接流程包括“启动机器”“固定焊接件”“焊接程序编程”“焊接待焊点”“结束关机”几个步骤。编程部分是焊接过程中的关键环节。编程部分包括新建示教文件、编制示教文件、下载示教文、选择加工文件、设置加热参数五个步骤。具体操作是通过示教模式[10]，由方向键进行焊点定位的模拟运动，完成示教任务[11]。示教任务中的新建示教文件、编制示教文件、下载示教文、选择加工文件几个步骤在手持式示教编程器上完成，加热参数设置在加热控制器上完成。

2.3 常规编制示教文件流程

“编制示教文件”是编程部分的重要环节，也是耗时最长的环节，同时也着影响焊接的精度和质量。编制示教文件包括焊点坐标的确定输入、焊接时间的确定输入几个步骤。编制示教文件的流程如图2所示。

目前通常的编制示教文件方法是通过人工控制焊枪移动到待焊点位置处，通过传动装置获取此位置焊点实际物理坐标，再在示教盒上确认输入。由于是手动移动焊枪来获取焊点坐标，因此在操作过程中存在获取焊点坐标的精准度差，造成焊点质量缺陷率高的情况，需要多次试焊调试才能确定焊点的最终坐标。其次由于是手动移动焊枪来获取焊点坐标，就需要对待焊点进行逐个获取确认，而且不能识别出最优焊接路径，工作效率低。

3 快速编程方法

3.1 快速编程方法

通过印制板在锡焊机器人上的两个实际点坐标和AutoCAD软件，生成最优焊接路径上每个待焊点的实际坐标，再将每个坐标通过示教盒输入机器，再进行“下载示教文件”“选择加工文件”“设定焊接时间”“设置加热参数”等步骤，即完成编程工作。焊接路径待焊点的实际坐标生成具体操作步骤如图3所示。

3.2 快速编程方法的优点

通过CAD文件可以快速获得最优焊接路径上每个待焊点的实际坐标，然后将每个待焊点的实际坐标输入机器即可。改变了原来每个待焊点需逐个捕捉、确认、输入的情况，而且用PCB文件获得的实际物理坐标比手动确认的实际物理坐标精确度高，避免了单点需多次校正、调试、确认的情况，同时提供了最优焊接路径，减少了锡焊机器人焊臂移动的时间，提高了工作效率和焊接的质量。

4 AutoCAD二次开发

AutoCAD二次开发主要是实现生成路径的每个点的坐标数据的功能。编写在CAD软件中生成功能性按钮插件的程序代码，编写的CAD程序如图4所示。通过对CAD软件二次开发形成路径生成的功能性按钮。编写在EXCEL中功能性按钮插件的程序代码，编写的程序如图5所示，生成路径排序功能性按钮。

对CAD软件二次开发后形成路徑生成的功能性按钮界面，如图6所示。EXCEL中功能性按钮界面，如图7所示。

5 应用

下面举例实现快速编程方法在印制板焊接中的应用。

步骤一：在DXP软件中打开印制板的PCB文件，将PCB文件另存为DXF格式的CAD文件。

步骤二：在CAD软件中打开对应印制板的PCB文件，找到对角的两个MARK点，将其中一个MARK点设为A，另一MARK点设为B。

步骤三：将印制板放在机器人上，移动焊枪，通过传动轴获取上述两个MARK点在焊接机器人上实际物理坐标，A点的实际物理坐标为（XA′，YA′），B点的实际物理坐标为（XB′，YB′）。

步骤四：在CAD文件中找到实际物理坐标A点的相对原点，并将该点设置为CAD文件中的新原点，标记为0点。

步骤五：在CAD文件中以0点为原点，找到实际物理坐标B点（XB′，YB′）的位置，并标识为C点。

步骤六：在CAD文件中以A点为圆心，旋转PCB图像，使PCB图像中的MARK点B点与C点重合。

步骤七：点击图6中的“拾取焊盘位置”按钮，生成图8中的A、B两列坐标数据，选择A、B列，设置单元格格式为“数值”（保留2为小数），再依次进行选择“数据”、“删除重复项”、“选择‘A、B列”、“删除重复项”等操作，然后自定义排序“A”、“B”列升序排列或将第一点坐标排在第一行，再点击“路径排序”按钮，最后将“D”列按升序排列，完成路径坐标点的排序。点击图6中“完整路径预览”按钮即可获得如图8所示的路径图，核查路径图是否符合要求，如需改动则可以通过图6中手动生成路径方法来调整局部路径，已达到所需要求。

步骤八：将EXCEL表格的待焊点坐标依次通过示教盒输入焊接机器人。

步骤九：设置待焊点的时间、温度。

步骤十：进行焊接操作。

焊接效果：经焊点解剖和检查，无虚焊、漏焊、少锡、浸润不良等焊接缺陷，焊点符合GJB要求，焊接效果图如图9所示。

同一种印制板在固定夹具不移位的情况下，焊接完一块印制板后可以直接将其他印制板依次放在固定夹具上焊接即可。如果因不同型号印制板之间切换造成固定夹具移位的，则需按如下操作步骤进行：①将印制板放在焊接机器人上，通过示教盒直接输入第一次编程获取的MARK点A点的实际物理坐标（XA′，YA′），使焊枪移动到该坐标位置，调整印制板位置使印制板上的MARK点A与焊枪咀头点重合。②通过示教盒直接输入第一次编程获取的MARK点B点的实际物理坐标（XB′，YB′），使焊枪移动到该坐标位置，调以A点为圆心，旋转印制板使印制板上的MARK点B与焊枪咀头点重合。③将印制板夹具固定住。④调用已经编好的程序依次对印制板进行焊接。

6 结语

基于AutoCAD二次开发的电烙铁式锡焊机器人快速编程方法，解决了传统的焊接编程方法获取焊点坐标精度差、效率低，编程耗时长的问题，提高了焊接效率和焊接质量。

参考文献：

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[11]张连新，高洪明，吴林，等.弧焊机器人示教编程的设计[J].焊锡学报，2006，27（10）：101-104.

作者简介：程虎，男，湖北武汉人，本科，技师，研究方向：无线电装接，具有10多年行业工作经验;侯博然，男，湖北武汉人，硕士，高级工程师，研究方向：机械制造。