2. 焊接机器人工作站建模准备

焊接机器人工作站的仿真能否顺利推进，很大程度上取决于建模准备阶段是否把“设备对象”和“层级关系”一次理清。RobotStudio 中的工作站不是把若干模型随意拖进同一个空间，而是按照真实设备的装配关系、运动关系和工艺关系组织成一棵可被识别、可被驱动的结构树。本节围绕六类核心对象——机器人本体、焊枪、变位机、夹具、工件与外围设备——说明模型导入方式、导入前的格式与单位检查、导入后的定位与层级组织方法，并给出一个可复用的层级组织示例。

一、导入前必须确认的三件事

模型导入失败或导入后“看起来对、动起来错”，多数源于导入前的检查缺失。建议在导入任何模型之前，先确认以下三点：

• 格式与几何质量：RobotStudio 常用 .sat、.step/.stp、.igs/.iges、.stl 以及库文件 .rslib。其中 .sat 与 .step 保留实体信息，适合作为设备本体；.stl 只有三角面片，适合外观件或点云近似件，不适合作为需要精确装配基准的夹具定位面。
• 单位与比例：导入对话框中的单位必须与模型实际单位一致。常见错误是把以毫米建模的焊枪按米导入，结果焊枪长度变成 3~4 米。导入后可用“测量”工具量取一个已知尺寸（如机器人法兰直径、焊枪喷嘴长度）来验证比例。
• 坐标系与基准：模型自身的原点应尽量落在有工程意义的基准上，例如机器人底座安装面中心、焊枪法兰连接面中心、变位机回转轴线上。若原点随意，后续定位就要靠反复试凑。

二、六类对象的导入与定位要点

机器人本体通常直接从 RobotStudio 的机器人库中选取对应型号，库模型自带正确的运动学结构和轴定义，不需要自行导入。只有在使用非库内型号或需要简化外观时才导入外部模型，此时必须手动建立机械结构（Mechanism）并定义各轴，否则机器人无法按关节运动。

焊枪是焊接工艺的核心工具，导入后需要做两件事：一是把焊枪安装到机器人第六轴法兰上，使焊枪法兰面与机器人法兰面贴合；二是定义 TCP（工具中心点），通常取焊丝伸出端或喷嘴中心。TCP 的准确性直接决定后续焊接轨迹是否落在焊缝上。

变位机用于带动工件翻转，使焊缝处于平焊或船形焊位置。导入后要建立回转轴（必要时还有翻转轴），并把工件安装面作为工件装夹的基准。变位机的回转中心必须与模型几何轴线重合，否则旋转时工件会“甩出去”。

夹具用于定位和夹紧工件。仿真中夹具通常不需要真实变形，但需要表达出定位块、压紧块的位置，以便检查焊枪在焊接过程中是否与夹具干涉。夹具一般作为工件的“父级”或与工件同属一个装夹单元。

工件是焊接对象，导入后要确认焊缝位置、板厚和坡口形式与工艺文件一致。工件通常被安装到变位机或夹具上，因此它的位置由装夹关系决定，而不是独立摆放。

外围设备包括焊机、送丝机、清枪站、安全围栏、控制柜等。它们大多不参与运动，主要作用是占位、检查干涉和让仿真场景更接近真实产线。外围设备可以放在工作站层级下，不必与机器人运动链绑定。

三、层级组织：让结构树反映真实装配关系

RobotStudio 的“布局”浏览器本质上是一棵树。树的父子关系决定了“谁跟着谁动”。组织层级时遵循一条原则：运动关系决定父子关系，工艺关系决定分组。例如变位机旋转时工件和夹具应一起转，因此工件和夹具应挂在变位机回转轴之下；焊枪随机器人第六轴运动，因此焊枪应挂在机器人法兰之下。

下面这张图给出一个典型焊接工作站的层级组织示例，同时标出了各对象的导入来源与关键定位基准，可作为建站时的对照参考。

四、导入与层级组织的实际操作顺序

建议按“先静态、后动态，先基准、后工具”的顺序操作，可减少反复调整：

1. 新建工作站，确认工作站单位与工艺文件一致（通常为毫米）。
2. 从机器人库导入机器人本体，确认型号、到达距离与负载满足工艺要求。
3. 导入变位机，建立回转轴，并把回转中心与几何轴线对齐。
4. 导入夹具与工件，将二者挂到变位机回转轴下，调整装夹位置使焊缝朝向合理。
5. 导入焊枪，安装到机器人第六轴法兰，定义 TCP 并做一次姿态验证。
6. 导入外围设备，摆放到实际产线位置，用于干涉检查与场景完整性。
7. 统一命名并保存为 .rsstn 工作站文件，作为后续轨迹规划的基础。

五、常见问题与判断依据

完成本节工作后，工作站应具备一棵清晰的布局树：机器人—法兰—焊枪构成运动链，变位机—回转轴—夹具—工件构成装夹运动链，外围设备独立于运动链之外。这棵树既是后续轨迹示教的对象基础，也是碰撞检测和节拍评估的结构前提。