为了解决模具在使用过程中发生的局部裂纹和磨损等失效问题,通过研究传统模具修复方式存在的问题,研究表明传统模具修复方式受操作人员的水平影响大、修复精度很难保证和不易实现模具修复过程中的数据整合处理等问题。针对以上情况,基于机器人和增材制造技术的特点,本文提出利用机器人结合增材制造技术对模具进行修复的新思路,研制了一套模具修复智能化工作站,本模具修复工作站具有智能化程度高、模具修复精度高和人为干预少等优点。主要研究内容包括以下几个方面:(1)模具失效部分提取,在模具修复之前,需要提取模具失效区域的三维实体模型,通过数字化测量设备三坐标测量机提取失效模具的点云图像,并重构失效模具的数字化模型。通过三维模型处理软件与标准模具模型的三维实体进行布尔差运算,求解出待修复区域实体模型。(2)机器人路径规划,待修复模型由增材制造方式生成,通过分析增材制造过程中不同文件格式下的分层和轮廓线生成的特点,对待修复模型STL格式文件进行等层厚分层,提取出每层的轮廓线。在对每层的扫描线填充方式上,重点研究基于线轮廓的路径规划和基于面轮廓的路径规划以及面轮廓含有凹槽和凸台的填充方式。根据轮廓线和扫描线规划出机器人运行轨迹,并在机器人离线编程软件RobotStudio进行了可行性分析。(3)构建机器人运动学模型,对机器人运行轨迹的正解和逆解进行了理论研究,并在MATLAB软件下对其运动轨迹进行了仿真分析。通过分析机器人运动学数学模型,为后续的机器人运动路径优化开发奠定理论基础。(4)在Visual C++软件开发工具环境下,开发出机器人模具修复过程中所需的软件部分。针对模具修复具体任务特点,将软件的主体功能分为待修复模型提取模块、运动控制模块和熔敷焊接模块三部分,操作人员可以实时观察修复的质量和效果,良好的人机协同控制界面使操作人员能够动态调整熔敷参数。(5)最后对整个模具修复系统进行了可行性分析。在ABB离线仿真软件RobotStudio环境下,建立模具修复系统的空间布局。通过RobotStudio路径拾取功能进行轮廓线拾取,并生成机器人运行程序。修复过程中对轨迹中的关键点位置进行了焊枪最佳位姿调整,确保与外围设备不发生干涉,最后验证了整个模具修复系统的可靠性和轨迹精确性。