焊接机器人工作站 — PLC + Robot + 焊接工艺同机

Name: Darra Software PLC
Author: Darra

一句话: 6 轴埃斯顿机器人 + 2 轴变位机 + 麦格米特焊接电源 + 电弧传感器 + 腕部视觉。Darra 用 一台工控机 同时跑 PLC + Robot Runtime + HMI + AI, 通过 FB_WeldPath / FB_ArcTracker / FB_VisionLocate 三件套把焊缝路径规划 / 电弧跟踪 / 视觉定位封装成开箱即用的工艺对象。

1. 设备简介

焊接机器人工作站 = "6 轴机器人 + 变位机 + 焊机 + 传感器 + 夹具 + 安全围栏", 是汽车零部件、工程机械、钣金结构件行业最大批量的自动化单元。关键组成:

6 轴关节臂机器人: 本体 + 6 个伺服 + 减速机, 臂展 1400 mm, 负载 6 kg;
2 轴变位机: 工件旋转 + 翻转, 通过 MC_GearIn 与机器人协同;
焊接电源: MIG / MAG / TIG, 本案例用 MIG/MAG 350 A 国产电源(麦格米特 Artsen Plus 350);
送丝机 + 焊枪: 水冷焊枪, 送丝速度 0~18 m/min;
电弧传感器: 测电流电压偏差反推横向 / 高度偏差, 响应 < 5 ms;
腕部相机(选配): 海康 GigE Vision, 首件视觉定位补偿工件夹具偏差。

本案例江苏某汽车零部件厂一条 6 站焊接线, 产品覆盖:

1.1 产品矩阵

工件	材质	厚度	焊缝	年产量
排气管三通	304 不锈钢	2 mm	环缝 × 2	50 万件
车架后桥	Q345	4~6 mm	角焊 × 8	30 万件
副车架	Q235	3 mm	对接 + 角焊	25 万件
消音器	409 不锈钢	1.5 mm	长焊缝	40 万件
后悬支架	Q345	5 mm	T 形焊	20 万件

1.2 关键工艺指标

指标	要求
EtherCAT 周期	1 ms
机器人位置精度	±0.05 mm
焊缝跟踪精度	±0.3 mm
焊接速度	100~1500 mm/min
焊接电流	50~350 A
焊接电压	15~35 V
变位机定位精度	±0.05°
焊接采样	20 ms / 条
质量判定	电流电压偏差 ±10%
单件节拍(三通)	≤ 45 s
换产时间	≤ 10 min

2. 项目模块组成

层	模块	功能	Darra 组件
工艺对象	焊缝路径规划	直线/圆弧/样条 + 摆焊 + 跟踪叠加	FB_WeldPath
工艺对象	电弧传感跟踪	电流电压 → 横向/高度偏差	FB_ArcTracker
工艺对象	视觉定位	首件拍照 → 工件位姿偏移	FB_VisionLocate
工艺对象	变位机协同	MC_GearIn(机器人↔变位机)	MC_GearIn
工艺对象	AI 首件优化	按材料/厚度/焊缝图像推荐参数	FB_AI_Predict
工艺对象	AI 质量评分	电流电压曲线 → 0~100 分	FB_AI_Predict
功能模块	主状态机	9 步时序(待机→到位→送气→起弧→焊接→收弧→抬枪→下一缝→回 Home)	PRG_WeldStation
功能模块	焊接参数管理	工件 × 焊缝二级索引	配方管理器
功能模块	质量追溯	每焊缝电流电压曲线 + 签名	Darra Service
数据模块	焊接配方 UDT	电流/电压/速度/摆焊/气体	TYPE_WELD_RECIPE
数据模块	焊缝定义 UDT	起点/终点/过渡点/路径类型/跟踪	TYPE_WELD_SEAM
数据模块	工件批次 UDT	批号/序列/结果	TYPE_WORKPART

2.1 扫描周期

程序	周期	说明
PRG_Main	10 ms	安全 / HMI / 状态汇总
PRG_WeldStation	1 ms	主状态机 + 焊接时序
PRG_WeldPath	1 ms	FB_WeldPath 轨迹插值
PRG_ArcTracker	1 ms	FB_ArcTracker
PRG_Sampler	20 ms	电流电压曲线采样
PRG_VisionLocate	事件	首件视觉定位
PRG_AI_QA	条后触发	焊缝完成后评分
PRG_Alarm	20 ms	三级报警

3. 机械装配架构

                     ┌────────────────────┐
                     │   安全围栏(围一圈)   │
                     │   + 安全门磁开关    │
                     │   + 安全光栅         │
                     └───────────┬────────┘
                                 │
         ┌───────────────────────┼────────────────────────┐
         │                       │                        │
  ┌──────▼──────┐       ┌────────▼────────┐       ┌──────▼──────┐
  │ 操作台 HMI   │       │ 6 轴机器人本体   │       │ 变位机 2 轴  │
  │ cMT 3152    │       │ 埃斯顿 ER6-1400 │       │ 500 kg 负载  │
  └─────────────┘       │ + 腕部焊枪       │       │ A 旋转       │
                        │ + 腕部相机       │       │ B 翻转       │
                        └────────┬────────┘       └──────┬──────┘
                                 │                       │
                                 ▼                       ▼
                        ┌─────────────────┐       ┌─────────────┐
                        │ 麦格米特焊机     │       │ 工件夹具     │
                        │ Artsen Plus 350 │       │ (气动)      │
                        └────────┬────────┘       └─────────────┘
                                 │
                          ┌──────▼──────┐
                          │ 送丝机 + 气瓶 │
                          │ + 水冷循环    │
                          │ + 烟尘净化    │
                          └─────────────┘

3.1 机械关键部件

机器人本体: 埃斯顿 ER6-1400, 重复精度 ±0.03 mm, 标称 ±0.05 mm;
焊枪: 宾采尔 Abicor 水冷型, 送丝管内径 1.2 mm, 导电嘴可快换;
变位机: A 轴(水平旋转) + B 轴(翻转 ±120°), 500 kg 负载;
夹具: 3 组气动夹紧 + 2 组顶杆, 单工件定位误差 < 2 mm;
安全: 3 面围栏 + 1 面安全门磁开关(SIL3) + 前侧光栅(PL d);
烟尘净化: 旭日 2 kW 烟尘净化器, HEPA 过滤, 焊接时必须运行。

4. 程序架构

PRG_Main (10 ms)
├── 安全: ESTOP / DOOR / LIGHT / GAS / WATER / WIRE / EXHAUST
└── 全局状态汇总, 触发 state=99 FAULT

PRG_WeldStation (1 ms) —— 9 步状态机
├── 0 待机: START & PART_CLAMP & safetyOK → state=1
├── 1 空跑到起点上方: MoveRobotJ(Approach, v=50)
├── 2 下降到起点: MoveRobotL(StartPose, v=20)
├── 3 提前送气: PreGas ms
├── 4 起弧: WELD_START=1, 检测 ActCurrent>30 A 建立
├── 5 焊接运动 + 跟踪 + 采样: FB_WeldPath
├── 6 收弧 + 滞后送气: PostGas
├── 7 抬枪到过渡位, 判断 currentSeam+1 或 state=8
├── 8 回 Home + 生成报告
└── 99 故障: 关焊机 + 回安全位

PRG_WeldPath (1 ms)
└── FB_WeldPath(StartPose, EndPose, ViaPose, Speed, Swing, Track)
    ├── 路径插值 (线 / 圆弧 / 样条)
    ├── S 曲线加减速
    ├── 摆焊叠加 (sin)
    └── MC_MoveLinearAbsolute / MC_MoveCircularAbsolute

PRG_ArcTracker (1 ms)
└── FB_ArcTracker(CurrentFb, VoltageFb, Nominal...) → TrackOffsetY/Z

PRG_Sampler (20 ms)
└── RecordSample(currentSeam, ActCurrent, ActVoltage)

PRG_VisionLocate (事件)
└── FB_VisionLocate → offsetPose → Robot.SetUserFrame

PRG_AI_QA (条后触发)
└── FB_AI_Predict('WeldQualityScore') → Pass/Fail + 评分

5. 硬件 BOM

设备	型号	数量	单价(¥)	小计(¥)
工控机	研华 IPC-610 + i7-12700 / 32 GB / 1 TB	1	12 000	12 000
6 轴机器人本体	埃斯顿 ER6-1400(6 kg / 1400 mm)	1	90 000	90 000
机器人伺服驱动器	汇川 SV660N-0.75~1.5 kW	6	4 500	27 000
变位机伺服驱动器	汇川 SV660N-3.7 kW	2	5 500	11 000
变位机本体	埃斯顿 2 轴 500 kg 负载	1	30 000	30 000
焊接电源	麦格米特 Artsen Plus 350 MIG/MAG	1	25 000	25 000
送丝机	麦格米特自动送丝机	1	5 000	5 000
焊枪	宾采尔 Abicor 水冷焊枪	1	3 500	3 500
电弧传感器	麦格米特内置电弧跟踪 + 模拟量	1	8 000	8 000
焊接夹具	定制气动夹具	1	12 000	12 000
EtherCAT IO	汇川 AM600 + 32DI/32DO/8AI/4AO	1 组	4 500	4 500
安全模块	欧姆龙 G9SX-GS SIL3	1	3 500	3 500
安全光栅	Banner EZ-SCREEN	1	4 500	4 500
安全围栏	定制 + 双开门磁	1	6 000	6 000
烟尘净化	旭日烟尘净化器	1	8 000	8 000
HMI	威纶通 cMT3152 15"	1	6 000	6 000
工业交换机	汇川 EtherCAT 8 口	1	1 200	1 200
机器人腕部相机(选)	海康威视 MV-CS050-10GC	1	6 500	6 500
UPS	APC SUA1500	1	3 200	3 200
硬件合计				266 900
Darra 授权(4 核永久)	PLC + Motion + Robot + HMI	1	30 000	30 000
总计				296 900

6. IO 模块配置

6.1 选模块

汇川 AM600-ECAT 单柜:

槽位	型号	通道	用途
0	AM600-ECAT	—	耦合器
1	AM600-32DX	32 DI	主令 / 夹紧反馈 / 联锁
2	AM600-32DYT	32 DO	气阀 / 送电 / 报警
3	AM600-8AI-V	8 路 0~10 V	电流/电压/跟踪 Y/Z
4	AM600-4AO-V	4 路 0~10 V	电流设定 / 电压设定

6.2 地址映射

地址	名称	说明
I0.0	START	启动
I0.1	STOP	停止
I0.2	ESTOP	急停(双回路)
I0.3	DOOR_OK	安全门
I0.4	LIGHT_OK	光栅通畅
I0.5	PART_CLAMP	工件夹紧到位
I0.6	PART_PRESENT	工件光电
I0.7	GAS_OK	气体压力 OK
I1.0	WIRE_OK	焊丝到位
I1.1	WATER_OK	冷却水 OK
I1.2	EXHAUST_OK	烟尘净化 OK
Q0.0	GAS_VALVE	气体电磁阀
Q0.1	WELD_START	送电
Q0.2	CLAMP_ACT	夹具
Q0.3	EXHAUST_ON	烟尘启用
Q0.4	ALARM_LAMP	声光报警
Q0.5	DONE_LAMP	单件完成
AI0	CURR_FB	焊接电流 0~500 A
AI1	VOLT_FB	焊接电压 0~50 V
AI2	TRACK_Y	电弧跟踪 Y ±5 mm
AI3	TRACK_Z	电弧跟踪 Z ±5 mm
AQ0	CURR_SP	电流设定
AQ1	VOLT_SP	电压设定

6.3 分工与绑定

机器人 6 轴 + 变位机 2 轴 + 送丝机 全部走 EtherCAT, 不占 AI/AO;
焊机通讯: 推荐 EtherCAT CoE(有支持的机型), 本项目用 RS485 Modbus RTU 1 ms 刷新 设定值与反馈值, AI 通道仅作冗余监测;
电弧跟踪 AI: 电流偏差 → Y / 电压偏差 → Z 两路 ±10 V, IO 向导配 ±5 mm 工程量, SCL 里直接读毫米;
焊机设定值 AQ: 配 0~~500 A / 0~~50 V 工程量, SCL 直接写目标值, 不再手算 27648;
腕部相机: GigE Vision 走机器人腕部以太网电缆, 不走 EtherCAT, 触发时再拍。

7. 核心数据结构

(* 焊接配方 *)
TYPE TYPE_WELD_RECIPE :
STRUCT
    Id              : INT;
    Name            : STRING[32];
    Material        : STRING[16];
    Thickness_mm    : REAL;
    WeldType        : INT;          (* 1=平 2=角 3=立 4=环 *)
    Current_A       : REAL;
    Voltage_V       : REAL;
    Speed_mmmin     : REAL;
    GasFlow_Lmin    : REAL;
    WireSpeed_mmin  : REAL;
    PreGas_ms       : DINT;
    PostGas_ms      : DINT;
    ArcTimeout_ms   : DINT;
    DeviationLim_pct: REAL;
    SwingAmp_mm     : REAL;
    SwingFreq_Hz    : REAL;
    TrackGain       : REAL;
END_STRUCT
END_TYPE

(* 焊缝定义 *)
TYPE TYPE_POSE :
STRUCT
    X, Y, Z : REAL;
    A, B, C : REAL;        (* 欧拉角 / RPY *)
END_STRUCT
END_TYPE

TYPE TYPE_WELD_SEAM :
STRUCT
    Id              : INT;
    RecipeId        : INT;
    StartPose       : TYPE_POSE;
    EndPose         : TYPE_POSE;
    ViaPose         : ARRAY[1..8] OF TYPE_POSE;
    ViaCount        : INT;
    PathType        : INT;          (* 1=直 2=弧 3=样条 *)
    TrackEnable     : BOOL;
    Length_mm       : REAL;
    EstDuration_s   : REAL;
END_STRUCT
END_TYPE

(* 工件批次 *)
TYPE TYPE_SEAM_RESULT :
STRUCT
    SeamId          : INT;
    AvgCurrent      : REAL;
    AvgVoltage      : REAL;
    MaxDeviation    : REAL;
    AiScore         : REAL;
    Pass            : BOOL;
END_STRUCT
END_TYPE

TYPE TYPE_WORKPART :
STRUCT
    BatchId         : STRING[32];
    Serial          : DINT;
    ProductType     : INT;
    SeamCount       : INT;
    Seams           : ARRAY[1..16] OF TYPE_WELD_SEAM;
    StartTime       : DT;
    EndTime         : DT;
    SeamResults     : ARRAY[1..16] OF TYPE_SEAM_RESULT;
    OverallPass     : BOOL;
END_STRUCT
END_TYPE

VAR_GLOBAL
    Product    : TYPE_WORKPART;
    Recipes    : ARRAY[1..32] OF TYPE_WELD_RECIPE;
    HomePose   : TYPE_POSE;
    SafePose   : TYPE_POSE;
    Approach   : TYPE_POSE;
END_VAR

8. 核心程序代码

8.1 主状态机(9 步)

PROGRAM PRG_WeldStation
VAR
    state           : INT := 0;
    preGas, postGas : TON;
    arcTimeout      : TON;
    recipe          : TYPE_WELD_RECIPE;
    currentSeam     : INT;
    seamCount       : INT;
    arcEstab        : BOOL;
    safetyOK        : BOOL;
    ActCurrent      : REAL;
    ActVoltage      : REAL;
    TrackY, TrackZ  : REAL;
    weldPath        : FB_WeldPath;
    CurrentDev      : INT;
END_VAR

(* 读入模拟量(IO 向导已换算到工程量) *)
ActCurrent := AI_CURR_FB;
ActVoltage := AI_VOLT_FB;
TrackY     := AI_TRACK_Y;
TrackZ     := AI_TRACK_Z;

(* 安全联锁 *)
safetyOK := ESTOP AND DOOR_OK AND LIGHT_OK AND WATER_OK;
IF NOT safetyOK THEN state := 99; END_IF;

CASE state OF
0:  (* 待机 *)
    IF START AND PART_PRESENT AND PART_CLAMP AND safetyOK THEN
        recipe := LoadRecipe(Product.Seams[1].RecipeId);
        currentSeam := 1;
        seamCount := Product.SeamCount;
        Product.StartTime := NOW();
        state := 1;
    END_IF;

1:  (* 空跑到起点上方 *)
    MoveRobotJ(Product.Seams[currentSeam].StartPose + Approach, v := 50);
    IF RobotDone THEN state := 2; END_IF;

2:  (* 下降到起点 *)
    MoveRobotL(Product.Seams[currentSeam].StartPose, v := 20);
    IF RobotDone THEN state := 3; END_IF;

3:  (* 提前送气 *)
    GAS_VALVE := TRUE;
    preGas(IN := TRUE, PT := T#ms * recipe.PreGas_ms);
    IF preGas.Q THEN preGas(IN := FALSE); state := 4; END_IF;

4:  (* 起弧 *)
    WELD_START := TRUE;
    AQ_CURR_SP := recipe.Current_A;
    AQ_VOLT_SP := recipe.Voltage_V;
    arcTimeout(IN := TRUE, PT := T#ms * recipe.ArcTimeout_ms);
    arcEstab := ActCurrent > 30.0;
    IF arcEstab THEN arcTimeout(IN := FALSE); state := 5;
    ELSIF arcTimeout.Q THEN
        WELD_START := FALSE; RaiseAlarm(A_ARC_FAIL); state := 99;
    END_IF;

5:  (* 焊接 + 跟踪 + 采样 *)
    weldPath(
        StartPose    := Product.Seams[currentSeam].StartPose,
        EndPose      := Product.Seams[currentSeam].EndPose,
        ViaPoses     := Product.Seams[currentSeam].ViaPose,
        ViaCount     := Product.Seams[currentSeam].ViaCount,
        PathType     := Product.Seams[currentSeam].PathType,
        Speed_mmmin  := recipe.Speed_mmmin,
        SwingAmp     := recipe.SwingAmp_mm,
        SwingFreq    := recipe.SwingFreq_Hz,
        TrackEnable  := Product.Seams[currentSeam].TrackEnable,
        TrackOffsetY := TrackY * recipe.TrackGain,
        TrackOffsetZ := TrackZ * recipe.TrackGain
    );

    RecordSample(currentSeam, ActCurrent, ActVoltage);

    IF ABS(ActCurrent - recipe.Current_A) >
       recipe.Current_A * recipe.DeviationLim_pct / 100.0 THEN
        CurrentDev := CurrentDev + 1;
    END_IF;

    IF weldPath.Done THEN state := 6; END_IF;

6:  (* 收弧 + 滞后送气 *)
    WELD_START := FALSE;
    postGas(IN := TRUE, PT := T#ms * recipe.PostGas_ms);
    IF postGas.Q THEN
        GAS_VALVE := FALSE; postGas(IN := FALSE);
        CalcSeamResult(currentSeam);
        state := 7;
    END_IF;

7:  (* 抬枪 + 下一条或完成 *)
    MoveRobotL(Product.Seams[currentSeam].EndPose + Approach, v := 30);
    IF RobotDone THEN
        IF currentSeam < seamCount THEN
            currentSeam := currentSeam + 1;
            recipe := LoadRecipe(Product.Seams[currentSeam].RecipeId);
            state := 1;
        ELSE
            state := 8;
        END_IF;
    END_IF;

8:  (* 回 Home + 生成批次报告 *)
    MoveRobotJ(HomePose, v := 100);
    IF RobotDone THEN
        Product.EndTime := NOW();
        Product.OverallPass := CheckAllSeams();
        SaveProductRecord(Product);
        DONE_LAMP := TRUE;
        state := 0;
    END_IF;

99: (* 故障 *)
    WELD_START := FALSE; GAS_VALVE := FALSE; ALARM_LAMP := TRUE;
    MoveRobotJ(SafePose, v := 50);
END_CASE;

8.2 焊缝路径规划(FB_WeldPath)

(* Darra 内置 FB_WeldPath 封装:
路径插值: 直线 / 圆弧 / 样条
速度规划: S 曲线加减速, 起终点降速
摆焊: sin 摆动, 垂直于焊缝方向
跟踪叠加: TrackY / TrackZ 平移整条轨迹
下发 PLCopen MC MC_MoveLinearAbsolute / MC_MoveCircularAbsolute *)

(* 见 8.1 状态 5 调用 *)

8.3 电弧传感跟踪(FB_ArcTracker)

PROGRAM PRG_ArcTracker
VAR
    arcTracker : FB_ArcTracker;
    TrackOffsetY_arc : REAL;
    TrackOffsetZ_arc : REAL;
END_VAR

arcTracker(
    CurrentFb_A     := ActCurrent,
    VoltageFb_V     := ActVoltage,
    NominalCurr_A   := recipe.Current_A,
    NominalVolt_V   := recipe.Voltage_V,
    MaxOffset_mm    := 3.0,
    ResponseTime_ms := 5,
    OffsetY         => TrackOffsetY_arc,
    OffsetZ         => TrackOffsetZ_arc
);

(* 模拟量传感器 + 电弧跟踪融合 *)
TrackY := 0.6 * TrackY + 0.4 * TrackOffsetY_arc;
TrackZ := 0.6 * TrackZ + 0.4 * TrackOffsetZ_arc;

8.4 AI 质量评分

PROGRAM PRG_AI_QA
VAR
    aiQA     : FB_AI_Predict;
    curveBuf : ARRAY[1..500] OF REAL;
END_VAR

(* 每焊缝完成后调用 *)
aiQA(
    Model    := 'WeldQualityScore',
    InputArr := curveBuf,       (* 最近 500 个 20 ms 采样 *)
    Params   := recipe
);

Product.SeamResults[currentSeam].AiScore := aiQA.Output[0];
Product.SeamResults[currentSeam].Pass := aiQA.Output[0] >= 60.0;

8.5 首件视觉定位(FB_VisionLocate)

PROGRAM PRG_VisionLocate
VAR
    visionLoc  : FB_VisionLocate;
    offsetPose : TYPE_POSE;
    visionOK   : BOOL;
END_VAR

IF FirstPart THEN
    visionLoc(
        CameraIP      := '192.168.1.100',
        TemplateId    := Product.ProductType,
        MaxOffset_mm  := 5.0,
        MaxRot_deg    := 3.0,
        OffsetPose    => offsetPose,
        Valid         => visionOK
    );

    IF visionOK THEN
        Robot.SetUserFrame(BaseFrame + offsetPose);
        FirstPart := FALSE;
    ELSE
        RaiseAlarm(A_VISION_FAIL);
    END_IF;
END_IF;

8.6 AI 首件参数优化

VAR
    aiOpt : FB_AI_Predict;
END_VAR

IF HMI.OptimizeRequest THEN
    aiOpt(
        Model     := 'WeldParamFirst',
        Inputs[0] := recipe.Material_id,
        Inputs[1] := recipe.Thickness_mm,
        Inputs[2] := recipe.WeldType,
        ImageData := CaptureWeldImage()
    );
    recipe.Current_A       := aiOpt.Output[0];
    recipe.Voltage_V       := aiOpt.Output[1];
    recipe.Speed_mmmin     := aiOpt.Output[2];
    recipe.GasFlow_Lmin    := aiOpt.Output[3];
    HMI.OptimizeRequest := FALSE;
END_IF;

8.7 变位机协同

(* 环缝焊接时, 变位机 A 轴旋转 → 机器人枪头保持相对位置不变 *)
VAR
    posCoop : MC_GearIn;
END_VAR

IF Product.Seams[currentSeam].PathType = 4 (* 环 *) THEN
    posCoop(
        Master := Axis_Positioner_A,
        Slave  := Axis_Robot_J1,         (* 根据焊缝位置选耦合轴 *)
        RatioNumerator := -1,
        RatioDenominator := 1,
        Execute := TRUE
    );
END_IF;

9. 运行与调试

9.1 上电流程

UPS + 工控机开机, Darra Service 启动;
EtherCAT 主站扫描 8 伺服(6 机器人 + 2 变位机) + 1 IO 耦合器;
机器人全部 MC_Power 使能, 读绝对值编码器;
HMI 提示回零(如有必要, 6 轴可选择 MC_Home 走指定零位);
焊机 RS485 通讯建立, 读状态字 OK, 无故障;
安全回路自检: ESTOP / DOOR / LIGHT 均绿;
公用介质自检: 气体 / 水 / 焊丝 / 烟尘;
进入 IDLE, HMI 显示绿色就绪。

9.2 示教与首件

离线编程: 在 Darra IDE 的 3D 仿真视图 拖拽 TCP 点, 生成 StartPose / EndPose / ViaPose, 保存到焊缝库;
在线示教: HMI 手动 Jog 模式, 把机器人移动到目标点, 按 Teach 保存当前位姿;
首件视觉定位: 开启 FirstPart, 机器人自动走到预设拍照位, 相机拍照识别工件位姿, 自动补偿偏移;
首件 AI 优化: 在 HMI 按 Optimize, 输入母材 / 厚度 / 焊缝类型, AI 推荐 Current/Voltage/Speed, 操作员确认后下发;
首件试焊: 状态机完整跑一次, 观察每条焊缝 AvgCurrent / AvgVoltage 曲线与目标偏差 < 5%;
X 光抽检 5 件, 与 AI 评分对比, 确认 AI Pass 与 X 光 Pass 一致率 ≥ 90%。

9.3 常见问题

现象	原因	处理
起弧超时	焊丝伸出过长 / 导电嘴堵	HMI 提示清理导电嘴
电流波动大	地线松 / 焊丝盘缺	紧地线 + 检查送丝阻力
焊缝偏	工件定位误差	开启视觉定位自动补偿
跟踪失灵	电弧传感器零点漂	HMI 空载标零
变位机与机器人干涉	协同轴比例错	HMI 调 RatioNumerator
烟尘报警	HEPA 滤芯满	更换滤芯

9.4 三级报警

报警	级别	动作
A_ESTOP	红	全部 MC_Stop + 焊机断电 + 气阀关
A_ARC_FAIL	红	焊机断电, 回 SafePose, 报工
A_GAS_LOW	红	停焊, 蜂鸣, 等气体恢复
A_WATER_LOW	红	降电流 50%, 连续 5 s 停焊
A_CURRENT_DEV	黄	累计 >3 次 / 条 → 该件标 NG
A_VISION_FAIL	黄	提示人工确认 / 退出首件视觉
A_WIRE_LOW	蓝	AI 预测剩余 < 30 件, HMI 提示
A_KNIFE_LIFE	蓝	导电嘴累计提示, 不停机

10. Darra 功能对照表

业务需求	Darra 对应功能	所在模块
6 轴机器人控制	Darra Robot Runtime(PLCopen MC)	IDE → 运动
变位机协同	MC_GearIn	PLCopen MC
焊缝路径规划	FB_WeldPath 工艺对象	IDE → 焊接工艺
电弧传感跟踪	FB_ArcTracker 工艺对象	IDE → 焊接工艺
摆焊	FB_WeldPath 的 SwingAmp / SwingFreq	内置
视觉定位	FB_VisionLocate 工艺对象	IDE → 视觉
焊接配方	内置配方管理器	IDE → 配方
质量追溯	每焊缝曲线 + 电子签名	Darra Service
AI 首件优化	FB_AI_Predict(WeldParamFirst)	IDE → AI 助手
AI 质量评分	FB_AI_Predict(WeldQualityScore)	IDE → AI 助手
HMI	HMI Designer(批次追溯 / 曲线)	IDE → HMI
三级报警	内置报警系统	IDE → 报警
远程示教	Darra Cloud 加密隧道	Cloud
授权	按 CPU 核数, 8 轴不按轴收费	授权管理

11. 项目总结

11.1 实施周期(单站)

阶段	工时
方案设计	2 周
硬件采购	4 周
机器人本体 + 夹具安装	2 周
程序开发(PLC + Robot + HMI)	2 周
首件调试 + AI 训练	2 周
验收 + 批量试产	1 周
合计	13 周

6 站整线(并行): 16~18 周。

11.2 投产效果

指标	设计	实测
单件节拍(三通)	≤ 45 s	38 s
焊缝跟踪精度	±0.3 mm	±0.22 mm
质量合格率	≥ 99.5%	99.85%
换产切换时间	≤ 10 min	6 min
AI 首件优化命中率	—	92%
AI 评分对比 X 光	—	94%
连续运行	> 1000 h	1500 h 无故障

11.3 推广价值

汽车零部件焊接国内年需求 10 万+ 工作站, 可大规模复制;
本方案可直接扩展到 激光焊 / 点焊 / 等离子切割 / 搅拌摩擦焊 等机器人工艺;
埃斯顿 / 新时达 / 汇川机器人 + Darra PLC 已成为国产机器人工作站的事实标准;
工艺对象库持续更新(厚板 MAG / 铝合金 TIG / 激光焊), 客户免费升级;
AI 模型随数据量增长持续优化, 形成工艺护城河: 数据越多, 首件命中率越高, 评分越准。

FB_WeldPath + FB_ArcTracker + FB_VisionLocate 三件套 + PLCopen MC + AI 质量评分, 把高端焊接机器人工作站的核心工艺打包成开箱即用的对象, 这是 Darra 在汽车零部件焊接领域的核心竞争力。

1. 设备简介​

1.1 产品矩阵​

1.2 关键工艺指标​

2. 项目模块组成​

2.1 扫描周期​

3. 机械装配架构​

3.1 机械关键部件​

4. 程序架构​

5. 硬件 BOM​

6. IO 模块配置​

6.1 选模块​

6.2 地址映射​

6.3 分工与绑定​

7. 核心数据结构​

8. 核心程序代码​

8.1 主状态机(9 步)​

8.2 焊缝路径规划(FB_WeldPath)​

8.3 电弧传感跟踪(FB_ArcTracker)​

8.4 AI 质量评分​

8.5 首件视觉定位(FB_VisionLocate)​

8.6 AI 首件参数优化​

8.7 变位机协同​

9. 运行与调试​

9.1 上电流程​

9.2 示教与首件​

9.3 常见问题​

9.4 三级报警​

10. Darra 功能对照表​

11. 项目总结​

11.1 实施周期(单站)​

11.2 投产效果​

11.3 推广价值​