3. ROBOGUIDE焊接工作单元建模
焊接工作单元建模是离线调试的“地基”。ROBOGUIDE 里所有后续的轨迹规划、焊枪姿态校核、节拍估算和碰撞检查，都建立在三维场景与真实设备几何、安装位置、运动关系一致的前提上。如果机器人底座位置偏了 50 mm，或者焊枪 TCP 与工件坐标系对不上，后面生成的程序即使语法正确，也无法直接下传使用。因此本节的重点不是“把模型拖进画面”，而是让场景在几何尺寸、安装基准、运动链和工艺属性四个层面都可信。
一、建模前先确定场景基准与单位约定
ROBOGUIDE 默认使用毫米（mm）作为长度单位，角度为度（°）。在开始导入前，建议先明确三个基准：
- 世界坐标系原点：通常取车间地面某一定位点，或取机器人底座安装面的中心。本文示例统一以机器人底座安装面中心为世界原点，Z 轴竖直向上。
- 工件坐标系：以夹具定位销或工件基准孔为原点，用于后续焊缝编程。
- 工具坐标系（TCP）：以焊丝干伸长末端为原点，Z 轴沿焊枪轴线指向工件。
方向约定一旦确定，全文和图示保持一致。例如“焊枪前倾 10°”指绕工具坐标系 X 轴旋转，使焊枪向焊接方向前方倾斜，而不是向后拖拽。
二、机器人模型的导入与安装
ROBOGUIDE 自带主流 FANUC 机器人库，可直接从 Robot Library 选择型号，例如 ARC Mate 100iD/8L。选择时需核对三个参数：可达半径、额定负载、重复定位精度。焊接场景中，焊枪加线缆组件通常重 8～15 kg，若机器人额定负载为 10 kg，需确认实际负载不超过 70% 额定值，否则高速焊接时易出现轨迹偏差。
导入后，机器人底座默认落在世界原点。若实际安装有 200 mm 高的底座或滑台，应在机器人属性中设置 Base Offset，或先建立底座模型再挂载机器人。安装角度也要一致：地装机器人 Z 轴向上，倒装或壁装则需绕相应轴旋转，并同步更新重力方向设置，否则仿真中的负载力矩计算会失真。
三、焊枪模型与 TCP 标定
焊枪模型有两种来源：从焊枪厂商获取 STEP/IGES 模型导入，或在 ROBOGUIDE 中用圆柱、圆锥等基本体近似创建。近似模型可用于碰撞检查，但 TCP 必须按真实尺寸设定。以常见的 MIG 焊枪 为例，关键尺寸包括：
| 参数 | 示例值 | 说明 |
|---|---|---|
| 喷嘴内径 | 16 mm | 影响可达性与碰撞判断 |
| 导电嘴到喷嘴端面距离 | 12 mm | 决定干伸长基准 |
| 焊丝干伸长 | 15 mm | TCP 位于焊丝末端 |
| 焊枪总长 | 320 mm | 从法兰面到喷嘴端面 |
在 Tool Frame 中设置 TCP 时，Z 轴沿焊枪轴线指向工件，X 轴通常取焊接前进方向。若焊枪带弯颈，需用六点法或三点法在真实机器人上标定后，将结果填入离线模型，确保离线与在线一致。
四、工件、夹具与外围设备的装配关系
工件模型应来自实际数模，保留焊缝坡口、装配间隙和关键定位面。夹具模型至少包含定位块、压紧气缸和夹紧臂，并设置正确的开合运动副。外围设备包括焊接电源、送丝机、清枪站、变位机和安全围栏。它们不一定都参与运动，但位置必须准确，否则碰撞检查会漏判。
装配时建议采用“父子挂载”关系：工件挂载到夹具定位面，夹具挂载到变位机法兰，变位机挂载到地面。这样当变位机翻转时，工件和夹具会随动，机器人轨迹才能基于工件坐标系正确生成。
五、场景校验与常见问题
模型装配完成后，不要急于编程，先做三项校验：
- 尺寸校验：用测量工具检查机器人法兰到工件表面的距离，与现场实测值对比，偏差应小于 2 mm。
- 运动校验：手动拖动各轴，观察焊枪是否与夹具、工件发生干涉，重点检查焊枪在极限姿态下与夹具压紧臂的间隙。
- 坐标系校验：在工件坐标系下示教一个参考点，再切换到世界坐标系查看坐标值，确认转换关系正确。
完成以上步骤后，工作单元场景应达到“尺寸可信、位置可信、运动可信”的状态。此时再进入轨迹示教与程序生成，离线结果才具备下传现场的价值。