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激光加工机器人在工业中应用分析解读

2015-12-16 00:42
络遇
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  激光技术与机器人技术的融合产生了激光加工机器人,随后,各国都加大了对激光加工机器人的研发,并推动了激光加工机器人技术在工业领域中的广泛应用。现今,国内外的汽车领域已经大量的采用了这制造技术,在节省人力的同时,大大地提高了汽车制造的质量,并且降低了制造成本,有效的提升了汽车企业的经济效益。本文系统的对激光技术与机器人技术的融合进行了讨论,对工业生产和工业设备设计的发展能够起到一定的推动和促进作用,另本文对激光加工机器人技术在工业中的应用进行了详细的讨论,对工业自动化与智能化起到至关重要的导向作用。

  1 激光加工机器人概述

  1.1 激光加工机器人的组成

  一般来说,激光加工机器人包含十大组成部分,主要有高功率可光纤传输激光器、光纤耦合和传输洗系统、六自由度机器人本体、激光加工头、激光加工工作台等。这十大组成部分根据特定的工作原理展开工作,从而有效地完成不同的工作。图 1 是时下较为流行的工业实用型机器人基本结构图,通过CPU对系统进行整体的控制,并对各个模块采集来的数据进行计算、比较、判断,输出模块为各个执行机构(喇叭、电机、LCD等);传感器采集外界环境信息,感触外界环境的变化并传送给CPU;电源模块为整个系统的运行提供稳定的电源。

  1.2 激光加工机器人的类型

  在机器人的系统中,是光机一体化,因而系统比较复杂,而且划分的标准的不同,所包含的机器人类型也不相同。根据机器人结构划分,可分为两种,一种是框架式机器人,在这类型机器人中,包含三坐标高精度龙门框架、传输光纤、高功率激光机等组成部分;另一种是关节式机器人,这种机器人的组成部分也非常多,比如六自由度本体系统、高功率激光器、检测系统等,在进行加工时,关节式机器人可以实现六个自由度加工,关节式机器人多应用于生产线。

  1.3 激光加工机器人的控制方式

  (1)在线编程机器人。这种机器人在进行加工时,智能化的程度最低,因此,也将其称为第一代机器人。在机器人进行操作之前,根据实际的作业条件,设置好加工路径及加工参数,并在示教盒中进行编程,设置完成之后按设定的程序启动一次,并予以保存,随后,机器人就会根据自身的动作记忆系统进行重复操作。从操作上看,在线编程机器人的操作简单,因此,工作人员的技术要求比较低。

  (2)离线编程机器人。所谓离线编程,是指部分或完全脱离机器人,在编制机器人所需的工作程序时,借助计算机来实现,这是第二代机器人。通过计算机及相关的辅助设计技术,将机器人及工作环境的几何模型建立起来,随后,通过相关的操作将任务设置完成并导入机器人控制柜中,以实现机器人运动并进行良好的控制。离线编程机器人在进行工作时,具有较高的安全性,而且所花费的成本还比较少。

  (3)智能自主编程机器人。在这种类型的机器人中,所安装的传感器种类比较多,对于外部工作环境能够良好的感知,与人类非常接近。对于智能自主编程机器人来说,感知、决策、规划、自主变成等工作都可以出色的完成,这是第三代机器人。当前,智能自主编程机器人还只是处于试验研究阶段。

  2 激光加工机器人技术在工业中的应用

  目前工业机器人技术日趋成熟,已经成为一种标准设备二广泛应用于工业界,国内外形成了著名的工业机器人公司。在我国,机械制造业、 汽车制造业、钢铁企业等一些重工业都以广泛应用了激光机器人技术。

  2.1 机器人激光焊接

  当前,应用激光加工技术机器人最多的领域便是汽车领域。对于汽车生产来说,要经过一系列的流水线制造才能完成,在流水线中有一道焊接工序,这是非常重要的工作部分。在焊接工序中,应用了机器人激光焊接技术。在传统的机器人焊接中,采用的为电阻点焊技术,主要是焊接车身及零部件,与传统的机器人焊接相比,机器人激光焊机具有很多无可比拟的优势,比如焊接速度变得更为快速,焊接精度得到有效的提高,车身的刚度得到提升,焊接边缘小等。通过机器人激光焊接技术的应用,汽车生产的效率得到了显著的提高,同时,车身的质量及安全性也得到了有效的保证。另外,机器人激光焊接在进行焊接时不需要进行接触,使得车身更具现代化理念。汽车公司在进行流水线生产时,均需要进行大批量的生产,为了满足这一要求,就需要应用到网络技术,利用网络技术,建立一个完善的工作站,从而实现多个激光焊接机器人同时工作。

  2.2 机器人激光切割

  在激光加工技术中,所包含的内容比较多,激光切割技术就是其中一种,国外在进行汽车生产时,最早应用的就是激光机器人切割技术。目前,在大众公司、通用公司等公司的汽车制造生产线上,大批量的应用了机器人激光技术,这样一来,在进行车身切割时,将更具人性化,从而很好地满足了客户的需求。

  2.3 机器人激光热处理

  随着汽车行业以及科学及时的发展,在汽车生产的过程中,在线生产和现场生产的要求会越来越高,且需求也会越来越大,为了更好的进行在线生产及现场生产,国外进行了相关的研究,最终研究出了激光热处理机器人,随后,在推广及应用的过程中取得了比较大的成功,现今,在我国的汽车行业中也应用了激光热处理机器人,比如上汽通用五菱汽车股份有限公司,通过该项技术的应用,有效的提高了模具的使用寿命,并提高产品的质量及生产效率。

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