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A B B 機(jī)器人在激光領(lǐng)域的應(yīng)用

    作為高柔性、高質(zhì)量、高生產(chǎn)率象征的機(jī)器人激光生產(chǎn)技術(shù)，已經(jīng)越來(lái)越多的出現(xiàn)在如汽車、及重工等工業(yè)領(lǐng)域。本報(bào)告將介紹ABB機(jī)器人激光生產(chǎn)技術(shù)-包括激光焊接、激光切割及激光跟蹤等的特點(diǎn)，及其在不同工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。

    1 ABB機(jī)器人技術(shù)概述

    1.1 高速、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制

    ABB開發(fā)的TrueMove及QuickMove運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的改善了高速運(yùn)動(dòng)下機(jī)器人的精度及速度控制。

    連續(xù)焊接及切割應(yīng)用與搬運(yùn)、點(diǎn)焊在運(yùn)動(dòng)控制的本質(zhì)上有所不同，是基于連續(xù)工藝狀態(tài)下的動(dòng)作控制。

    基于前饋伺服控制技術(shù)的TrueMove可以改善機(jī)器人在高速運(yùn)動(dòng)中行走復(fù)雜軌跡時(shí)的精度，對(duì)于操作人員來(lái)說(shuō)——所編即所得，無(wú)需再擔(dān)心機(jī)器人高速運(yùn)動(dòng)時(shí)的行走軌跡與編程軌跡不同。

    基于動(dòng)力模型控制技術(shù)的QuickMove可以控制機(jī)器人加減速度及穩(wěn)定速度，無(wú)論對(duì)于動(dòng)作節(jié)拍的縮減還是工藝規(guī)范的穩(wěn)定都有至關(guān)重要的作用。

    1.2 TCP標(biāo)定——牛眼

    ABB牛眼技術(shù)的使其不僅在弧焊焊槍TCP校正領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，也同樣適用于激光切割、焊接等各種工具的TCP校正。

    1.3 ABB Robot Studio——高度環(huán)境仿真

    ABB自行開發(fā)的Robot Studio軟件專門用于機(jī)器人工作場(chǎng)景仿真。包含I/O模擬、防撞監(jiān)測(cè)、路徑生成、程序生成等各種功能，對(duì)于三維激光切割等無(wú)法由示教完成的生產(chǎn)工藝，均可由Robot Studio代勞。加上ABB Absolute Accuracy坐標(biāo)系校正系統(tǒng)，可以使模擬結(jié)果的誤差在0.05mm以內(nèi)。

    2 針對(duì)激光應(yīng)用的ABB機(jī)器人技術(shù)

    2.1 激光切割人機(jī)界面

    基于激光切割應(yīng)用開發(fā)的人機(jī)界面與ABB傳統(tǒng)弧焊軟件Arcware一樣，將切割參數(shù)調(diào)整、I/O監(jiān)控及控制等界面植入機(jī)器人觸摸式示教屏Flexpendant。所有的切割參數(shù)及實(shí)時(shí)狀態(tài)在示教屏一目了然。

    2 . 2 A d v a n c e d S h a p e T u n i n g a n d W r i s t Move——激光切割

    激光切割之大難點(diǎn)在于倒角和小圓的切割。TrueMove已很好解決了倒角切割時(shí)的路徑精度問題，而針對(duì)小圓切割，ABB開發(fā)了Advanced Shape Tuning和Wrist Move兩套控制軟件。

    Advanced Shape Tuning軟件集合了ABB運(yùn)動(dòng)控制之精華，其中包含了機(jī)器人軸摩擦力補(bǔ)償功能、ILC（路徑循環(huán)學(xué)習(xí)功能）等。

    Wrist Move通過(guò)優(yōu)化路徑算法，可以使機(jī)器人切割時(shí)僅肘（4軸）和腕（5/6軸）運(yùn)動(dòng)，以此避免1/2/3軸運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力對(duì)小圓切割路徑的影響。

    2.3 動(dòng)態(tài)控制—— 激光跟蹤

    ABB動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)控制的另一優(yōu)勢(shì)是可以根據(jù)實(shí)時(shí)信號(hào)閉環(huán)控制機(jī)器人行走路徑，在激光跟蹤場(chǎng)合，這種快反饋的實(shí)時(shí)路徑補(bǔ)償及偏移得到了廣泛的應(yīng)用。

    3 針對(duì)激光應(yīng)用的ABB工程技術(shù)

    3.1 FlexLaser

    FlexLaser是ABB集成能力的集中體現(xiàn)。針對(duì)單機(jī)、雙機(jī)、多機(jī)以及不同變位機(jī)組合，焊接、切割等不同應(yīng)用，ABB可提供整套工作站解決方案，包含機(jī)器人、變位機(jī)、工作房、電氣、工裝等所有內(nèi)容的交鑰匙工程。

    3.2 飛行/遠(yuǎn)程焊接
    
    機(jī)器人遠(yuǎn)程焊接在各種車身、座椅及零部件上屢見不鮮。ABB機(jī)器人與羅芬、通快、Precitec等各廠商的遠(yuǎn)程焊接頭集成案例也已在各地廣泛應(yīng)用。

    4 激光應(yīng)用案例

    4.1 水泵葉輪焊接——復(fù)雜曲面及曲線的激光深熔焊

    傳統(tǒng)的水泵葉輪焊接常采用凸焊、釬焊甚至是TI G焊接。這些焊接方或產(chǎn)能低，或強(qiáng)度低，且由于無(wú)法滿焊而影響了水泵工作效率。而實(shí)現(xiàn)其激光焊接則由于其路徑復(fù)雜、焊縫質(zhì)量要求高而令多數(shù)廠商望而卻步。ABB在國(guó)內(nèi)交付了水泵葉輪焊接的整套工作站，無(wú)論是系統(tǒng)控制、機(jī)器人調(diào)試、焊接工藝調(diào)整還是工裝設(shè)計(jì)均由ABB完成。

    4.2 座椅靠背焊接——機(jī)器人遠(yuǎn)程/飛行焊接

    汽車后座座椅的靠背焊接焊縫數(shù)量多、單個(gè)長(zhǎng)度小，是應(yīng)用機(jī)器人遠(yuǎn)程/飛行焊接適合的產(chǎn)品。ABB法國(guó)獨(dú)立開發(fā)了一套針對(duì)后座靠背的柔性機(jī)器人遠(yuǎn)程激光焊接站，采用分體式工作站設(shè)計(jì)，可根據(jù)客戶工藝及產(chǎn)能任意拼裝。

    4.3 集成式激光焊接/切割工作站

    該項(xiàng)目是針對(duì)某設(shè)備的激光焊接及切割。通過(guò)精心設(shè)計(jì)，ABB終采用單機(jī)雙光路配備換槍機(jī)構(gòu)的方式，以一臺(tái)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)了焊接、切割雙功能，設(shè)備精致小巧，且降低了項(xiàng)目成本。

    4.4 鋁合金油箱焊接——激光跟蹤技術(shù)應(yīng)用

    鋁合金油箱由于產(chǎn)品變形大且不易控制，是薄板焊接領(lǐng)域的一大難題。ABB針對(duì)激光跟蹤開發(fā)的一系列軟硬件接口在此類項(xiàng)目中得到了實(shí)際驗(yàn)證，通過(guò)機(jī)器人與激光跟蹤設(shè)備的實(shí)時(shí)通訊和路徑實(shí)時(shí)補(bǔ)償，地解決了焊縫不規(guī)則偏移時(shí)的機(jī)器人焊接難題。

    4.5 小圓激光切割

    小圓切割是驗(yàn)證機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制能力的試金石。無(wú)論是水切割、機(jī)械切割還是激光切割，也無(wú)論是汽車車身、零部件還是內(nèi)飾， A B B 機(jī)器人都以其的切割精度和穩(wěn)定性而受到廣泛應(yīng)用。官方記錄的A B B 機(jī)器人在直徑6 . 5 m m 的激光小圓切割實(shí)驗(yàn)中平均誤差小于0 . 1 7 7 m m 。而在某客戶現(xiàn)場(chǎng)， 直徑5 m m 的小圓切割誤差在0.2mm以內(nèi)。