1 引言

隨著汽車業(yè)到讽、軍工及重工等行業(yè)的飛速發(fā)展摔竿，這些行業(yè)中的三維鈑金零部件和特殊型材的切割加工呈現(xiàn)小批量化真慢、多樣化、高精度化的趨勢榕吼。工業(yè)機器人和光纖激光所組成的機器人激光切割系統(tǒng)一方面具有工業(yè)機器人的特點饿序，能夠自由、靈活的實現(xiàn)各種復雜三維曲線加工軌跡羹蚣，另一方面采用柔韌性好原探、能夠遠距離傳輸激光光纖作為傳輸介質，不會對機器人的運動路徑產生限制作用忘当。相對于傳統(tǒng)的加工方法芯妇，機器人激光切割系統(tǒng)在滿足精確性要求的同時，能很好地提高整個激光切割系統(tǒng)的柔性圈蛹，占用更少的空間肃刁，具有更高的經濟性和競爭力。

2 ABB機器人相關技術

與點焊奇茫、搬運等運動控制所不同的是抚言，激光切割是基于連續(xù)工藝狀態(tài)下的運動控制，除了要求機器人具有較高的運動點的精度和重復定位精度外褐泊，還對機器人運動的軌跡即機器人的直線和圓弧軌跡插補的精度提出了很高的要求。激光切割中的倒角切割和小圓切割的精度和穩(wěn)定性能夠很好的衡量機器人的運動控制能力棋少。ABB利用自身強大的研發(fā)實力開發(fā)了一系列的高端技術杯娶，來滿足市場的需求。所開發(fā)的True Move和Quick Move技術能夠很好地解決高速情況下倒角切割的精度問題儡特，Advanced Shape Tuning和Wrist Move技術則能夠很好地解決小圓切割的精度問題栅苞。同時，結合ABB的離線編程仿真軟件Robot Studio和良好的人機交互接口Flexpendant及人機界面疏唾，使得整個激光切割系統(tǒng)在滿足客戶技術要求的前提下蓄氧，容易操作及管理函似。

2.1 True Move和Quick Move技術

如圖1所示，傳統(tǒng)機器人在低速情況下實際路徑與編程路徑相吻合喉童，但是在高速情況下做轉彎運動時撇寞，實際路徑就會偏離編程路徑√寐龋基于高級前饋伺服控制技術的True Move極大的提升了運動控制精度蔑担，解決了機器人在高速情況下實際運動路徑偏離編程路徑的問題，真正實現(xiàn)了所編即所得咽白。

如圖2所示啤握，傳統(tǒng)機器人在速度上升和下降的過程中加速度保持不變，相應的完成一個動作節(jié)拍的時間也較長晶框∨盘В基于高級動力模型控制技術的Quick Move可以精確控制機器人的加減速度和穩(wěn)定速度，通過使機器人任意時刻的加速度最大化來減少動作節(jié)拍時間授段。

2.2 Advanced Shape Tuning和Wrist Move技術

ABB開發(fā)的Advanced Shape Tuning軟件能夠補償機器人軸摩擦力功能蹲蒲，對機器人在走復雜的三維切割路徑時的微小抖動、共振等情況做及時策见、精確的補償镀材。這些功能包含在機器人的選項中，應用時客戶只需要調用相應的功能模塊蒜材，機器人就能根據指令重復走所編程的路徑并且自動獲得各個軸的摩擦參數(shù)忍具。

Wrist Move是使機器人在切割時1、2抖臭、3軸不動却怪，只有機器人運動末端4、5倾伶、6軸進行運動殷感，這就避免了1、2感戴、3軸運動時軸摩擦力對小圓切割路徑造成的不良影響熏迷。

2.3 離線編程仿真和人機交互接口

Robot Studio是ABB開發(fā)的離線編程與仿真軟件，可在電腦上完成幾乎所有的機器人編程與仿真都癣。如圖3所示谐歪，通過Robot Studio能夠實現(xiàn)十分逼真的模擬，并且所用的均為實際使用的機器人程序和配置文件瓶逃。配合ABB Absolute Accuracy校正系統(tǒng)束铭，可以使模擬結果達到很高的精度。Robot Studio還可方便地導入IGES厢绝、STEP契沫、CATIA等主流CAD格式數(shù)據带猴，然后依據這些精確的數(shù)據編制機器人程序。使用軟件中的AutoPath功能懈万，僅在數(shù)分鐘之內便可自動生成跟蹤加工曲線所需要的機器人位置(路徑)拴清，很好地解決了激光切割中復雜切割曲線無法通過示教產生的問題，大大節(jié)約了編程時間钞速。

　ABB機器人采用觸摸屏式的示教器FlexPendent贷掖，配合示教器上的搖桿和簡潔的按鍵設計，使用十分方便渴语。同時苹威，ABB新開發(fā)的專用切割操作軟件具有良好的激光切割人機界面，將切割參數(shù)設置驾凶、軸摩擦力調整及I/O監(jiān)控等界面以圖形化阿魏、數(shù)字化等形式顯示在示教器上，界面十分友好氛灸，便于使用人員對系統(tǒng)進行狀態(tài)監(jiān)控和操作耘泰。

3 相關應用案例

ABB 2600型機器人所構建的激光切割系統(tǒng)很好地體現(xiàn)了ABB機器人在激光切割應用領域相關的技術，下面以此為應用案例進行介紹剑碌。

3.1 系統(tǒng)組成

機器人激光切割系統(tǒng)外部布局和內部布局分別如圖4和圖5所示嘀醋。整個系統(tǒng)主要由ABB IRB 2600機器人及MTC750轉臺(圖6a)、IPG激光器及水冷設備(圖6b)孟溯、Precitec激光切割頭(圖6c)讲侵、RIP煙塵凈化設備組成(圖6d)。

1) IRB 2600機器人具有同類產品中最高的定位精度及加速度呜款，可確保高產量及低廢品率從而提高生產率耸壮。所切割的鈑金件安放在MTC750轉臺上。應用ABB機器人的MultiMove功能剩症，機器人和轉臺能夠協(xié)同運動笑驶，且能達到很高的運動精度，從而保證工件的激光切割精度胞饭。

2) 激光發(fā)生器及水冷設備選用IPG公司的嫌变，型號為YLS-1000，激光最大功率為1000 W躬它。激光采用光纖傳輸初澎，經聚焦后作為切割熱源，使工件被照射處的材料迅速熔化虑凛，同時用與激光束同軸的高速氣流來吹除熔融物質，以形成空洞软啼，隨著光束與材料沿一定軌跡作相對運動桑谍，從而使孔洞連續(xù)形成一定形狀的切縫延柠，完成對工件的激光切割。

3) 激光切割頭選用Precitec公司YRC型切割頭锣披，該切割頭除了具有用來聚焦激光的聚焦透鏡以及相應的光纖插口贞间、水冷和氣體連接口外，還具有高度傳感器雹仿，能夠進行防碰撞保護和自動浮動調焦增热。該功能可以有效地提高激光切割質量。

除此之外胧辽，為了防止激光切割過程中所產生的激光輻射和煙塵污染嗤矾，2600機器人和MTC750轉臺都放置在工作房內，整個加工過程在工作房內進行悄锈，用于觀察切割過程和上下料的窗口均采用特制的激光防護玻璃拒牡，產生的煙塵在加工過程中利用RIP凈化設備及時抽走，從而保證了整個激光切割系統(tǒng)的安全性菌渐。

3.2 系統(tǒng)特點

1) 采用ABB離線編程與仿真技術随去，顯著縮短了整個系統(tǒng)的編程和調試的時間，提高了整體生產效率暖娃。大部分機器人編程均可在Robot Studio環(huán)境下完成扔泵。首先將相關的機器人、轉臺模型力浅，以及Precitec激光切割頭闭厕、所加工工件的三維模型導入到Robot Studio中，應用AutoPath功能根據工件形狀模型自動生成編程路徑榴弧，必要時進行路徑優(yōu)化和碰撞檢測准瘪。然后通過虛擬運行機器人程序，在Robot Studio虛擬三維環(huán)境中能夠直觀的觀察機器人的運動路徑桅狠，以便進行修改和調整讼载。最后將確定好的機器人程序下載至實際的機器人控制器中，進行少量的實際調試即可完成整個系統(tǒng)的機器人編程中跌。實際生產中應用該技術咨堤，無論是投產還是換線，機器人編程均可提前準備就緒漩符，大大降低了在生產現(xiàn)場調試和停機中斷生產的時間一喘，提高了生產效率，擴大了機器人系統(tǒng)投資回報嗜暴。

2) 采用ABB機器人True Move和Quick Move技術凸克，最大程度地保證了機器人的運動精度和速度。同時利用Advanced Shape Tuning對2600機器人6個軸的摩擦力進行補償闷沥，提高了機器人自身運動精度萎战，最大程度地降低了機器人運動誤差對激光切割質量的不良影響咐容。

3) 高質量的激光切割效果除了要求機器人自身應具有很高的運動軌跡精度外，良好的切割工藝也是必備因素蚂维。切割工藝涉及到切割速度和加速度戳粒、激光功率、焦點位置侦广、吹氣量等多種因素的綜合調節(jié)恼芙。圖7為工藝調整后切割出的小圓，直徑分別為Φ6成猴，Φ8龟冻，Φ10，Φ12软殿，Φ14卒粮，Φ16，Φ20骨惫，Φ30钱挺，可以看出切割后的小圓熱變形很小，邊緣光潔蜀勃，無明顯缺陷辣沧。經測量，小圓的軌跡誤差約為0.1~0.25 mm驼鳞，說明基于ABB機器人的激光切割系統(tǒng)具有很高的運動精度和切割精度哀铡。

4 結束語

ABB機器人激光切割系統(tǒng)既具有機器人運動靈活，柔性高的特點臼婆，又具有激光切割的切割速度快抒痒、質量好、切縫窄等優(yōu)點颁褂，很好地滿足了現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的要求;同時借助ABB機器人在激光切割領域的相關技術故响，不僅在技術上能夠滿足復雜三維切割的要求，有助于提高工業(yè)產品的質量水平颁独，同時降低了生產成本彩届，能夠給企業(yè)帶來巨大的經濟效益。

聲明：本網站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網誓酒，轉載的目的在于傳遞更多信息及用于網絡分享樟蠕，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負責，也不構成任何其他建議靠柑。本站部分作品是由網友自主投稿和發(fā)布寨辩、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺，不為其版權負責靡狞。如果您發(fā)現(xiàn)網站上所用視頻免姻、圖片、文字如涉及作品版權問題豌泊，請第一時間告知，我們將根據您提供的證明材料確認版權并按國家標準支付稿酬或立即刪除內容稳虱，以保證您的權益帜猩！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn棵擂。