激光技術與機器人技術的融合產生了激光加工機器人,隨后,各國都加大了對激光加工機器人的研發,并推動了激光加工機器人技術在工業領域中的廣泛應用。現今,國內外的汽車領域已經大量的采用了這制造技術,在節省人力的同時,大大地提高了汽車制造的質量,并且降低了制造成本,有效的提升了汽車企業的經濟效益。本文系統的對激光技術與機器人技術的融合進行了討論,對工業生產和工業設備設計的發展能夠起到一定的推動和促進作用,另本文對激光加工機器人技術在工業中的應用進行了詳細的討論,對工業自動化與智能化起到至關重要的導向作用。
1 激光加工機器人概述
1.1 激光加工機器人的組成
一般來說,激光加工機器人包含十大組成部分,主要有高功率可光纖傳輸激光器、光纖耦合和傳輸洗系統、六自由度機器人本體、激光加工頭、激光加工工作臺等。這十大組成部分根據特定的工作原理展開工作,從而有效地完成不同的工作。圖 1 是時下較為流行的工業實用型機器人基本結構圖,通過CPU對系統進行整體的控制,并對各個模塊采集來的數據進行計算、比較、判斷,輸出模塊為各個執行機構(喇叭、電機、LCD等);傳感器采集外界環境信息,感觸外界環境的變化并傳送給CPU;電源模塊為整個系統的運行提供穩定的電源。
1.2 激光加工機器人的類型
在機器人的系統中,是光機一體化,因而系統比較復雜,而且劃分的標準的不同,所包含的機器人類型也不相同。根據機器人結構劃分,可分為兩種,一種是框架式機器人,在這類型機器人中,包含三坐標高精度龍門框架、傳輸光纖、高功率激光機等組成部分;另一種是關節式機器人,這種機器人的組成部分也非常多,比如六自由度本體系統、高功率激光器、檢測系統等,在進行加工時,關節式機器人可以實現六個自由度加工,關節式機器人多應用于生產線。
1.3 激光加工機器人的控制方式
(1)在線編程機器人。這種機器人在進行加工時,智能化的程度,因此,也將其稱為代機器人。在機器人進行操作之前,根據實際的作業條件,設置好加工路徑及加工參數,并在示教盒中進行編程,設置完成之后按設定的程序啟動一次,并予以保存,隨后,機器人就會根據自身的動作記憶系統進行重復操作。從操作上看,在線編程機器人的操作簡單,因此,工作人員的技術要求比較低。
(2)離線編程機器人。所謂離線編程,是指部分或完全脫離機器人,在編制機器人所需的工作程序時,借助計算機來實現,這是第二代機器人。通過計算機及相關的輔助設計技術,將機器人及工作環境的幾何模型建立起來,隨后,通過相關的操作將任務設置完成并導入機器人控制柜中,以實現機器人運動并進行良好的控制。離線編程機器人在進行工作時,具有較高的安全性,而且所花費的成本還比較少。
(3)智能自主編程機器人。在這種類型的機器人中,所安裝的傳感器種類比較多,對于外部工作環境能夠良好的感知,與人類非常接近。對于智能自主編程機器人來說,感知、決策、規劃、自主變成等工作都可以出色的完成,這是第三代機器人。當前,智能自主編程機器人還只是處于試驗研究階段。
2 激光加工機器人技術在工業中的應用
目前工業機器人技術日趨成熟,已經成為一種標準設備二廣泛應用于工業界,國內外形成了著名的工業機器人公司。在我國,機械制造業、 汽車制造業、鋼鐵企業等一些重工業都以廣泛應用了激光機器人技術。
2.1 機器人激光焊接
當前,應用激光加工技術機器人最多的領域便是汽車領域。對于汽車生產來說,要經過一系列的流水線制造才能完成,在流水線中有一道焊接工序,這是非常重要的工作部分。在焊接工序中,應用了機器人激光焊接技術。在傳統的機器人焊接中,采用的為電阻點焊技術,主要是焊接車身及零部件,與傳統的機器人焊接相比,機器人激光焊機具有很多無可比擬的優勢,比如焊接速度變得更為快速,焊接精度得到有效的提高,車身的剛度得到提升,焊接邊緣小等。通過機器人激光焊接技術的應用,汽車生產的效率得到了顯著的提高,同時,車身的質量及安全性也得到了有效的保證。另外,機器人激光焊接在進行焊接時不需要進行接觸,使得車身更具現代化理念。汽車公司在進行流水線生產時,均需要進行大批量的生產,為了滿足這一要求,就需要應用到網絡技術,利用網絡技術,建立一個完善的工作站,從而實現多個激光焊接機器人同時工作。
2.2 機器人激光切割
在激光加工技術中,所包含的內容比較多,激光切割技術就是其中一種,國外在進行汽車生產時,最早應用的就是激光機器人切割技術。目前,在大眾公司、通用公司等公司的汽車制造生產線上,大批量的應用了機器人激光技術,這樣一來,在進行車身切割時,將更具人性化,從而很好地滿足了客戶的需求。
2.3 機器人激光熱處理
隨著汽車行業以及科學及時的發展,在汽車生產的過程中,在線生產和現場生產的要求會越來越高,且需求也會越來越大,為了更好的進行在線生產及現場生產,國外進行了相關的研究,最終研究出了激光熱處理機器人,隨后,在推廣及應用的過程中取得了比較大的成功,現今,在我國的汽車行業中也應用了激光熱處理機器人,比如上汽通用五菱汽車股份有限公司,通過該項技術的應用,有效的提高了模具的使用壽命,并提高產品的質量及生產效率。