随着现代制造业的飞速发展,为满足社会多样化和个性化需求,多品种、小批量生产模式成为了主流,这对机器人的工作效率和工作质量提出了更高的要求。尤其在机器人焊接加工领域,单一的示教再现模式已不能满足上述焊接加工需求,离线编程凭借其编程的灵活性和高效性正逐步成为自动化焊接加工的主要手段。如今,多数商品化的离线编程系统未能针对焊接加工提供有效的技术支持,对于复杂的空间曲线焊缝,焊缝的信息提取和焊接规划能力较弱,利用CAD图形导航能弥补这一缺陷。因此,本文在三维CAD软件平台上,进行了焊接机器人离线编程系统开发研究。主要研究内容如下：根据焊接机器人离线编程系统的需求,提出构建CAD导航的焊接机器人离线编程系统设计方案,即包含系统图形环境建模、CAD导航的焊接路径规划、离线示教以及机器人加工代码生成等模块。系统图形环境建模包括机器人、变位装置和焊接工具等建模,其中机器人建模通过对机器人实体结构进行分析以及基于D-H杆件坐标系变换理论进行运动学分析,建立了与实体机器人对应的数据模型。由此在SolidWorks中创建了焊接机器人模型环境,MATLAB机器人工具箱验证了该模型的准确性。CAD图形环境的建立为系统提供了一个类似于物理示教的CAD导航式示教环境。依据待焊工件上焊缝的特点,以及路径生成特点,对CAD模型的特征工艺点的位姿计算方法展开研究,采用CAD导航建立焊缝路径关键点位姿矩阵的方法进行焊接路径规划。通过CAD模型拓扑信息的提取与运算将焊缝转化成机器人直线插补和圆弧插补模式的关键路径点,提取空间位置矩阵,根据位置矩阵和焊缝的类型在CAD模型上创建焊缝点坐标系,由此可通过坐标系的单位方向向量建立姿态矩阵。位姿矩阵的建立为机器人加工代码的生成、变位机构调整焊缝位姿和焊枪姿态调整提供了一个工艺加工规划数据。基于上述研究,利用VC++对SolidWorks的二次开发创建了一个基于CAD导航的焊接机器人离线编程系统。系统的编程测试、运动仿真和机器人程序实际运行结果表明,CAD导航能准确有效的实现焊接机器人的离线编程。