机器人三维激光切割应用
基于ABB机器人的激光切割系统设计
基于ABB机器人的激光切割系统设计摘要：本设计完成了机器人激光切割系统电气控制部分的硬件和软件设计。
该机器人切割系统主要由夹具、固定台、机器人、激光器、冷水机等组成，整个系统用西门子最新的PLC进行控制，触摸人机界面进行信息的交互。
本系统硬件部分围绕激光器、防护系统等几大模块进行，完成了对应模块的电气控制设计。
软件部分分为PLC控制系统程序及触摸屏程序。
操作模式分为手动和自动运行，手动模块下主要就是系统的调试，自动模式用于成批生产，运行速度快，提高生产效率。
最后讲解了整个系统的应用。
，关键词：机器人；激光切割；触摸屏；PLC一、系统概述工业机器人激光切割系统主要由ABB机器人、西门子PLC可编程控制器、触摸人机界面、激光器、切割头、冷水机、工作台、安全防护装置等组成，ABB工业机器人采用的是 IRB1600，PLC控制器采用西门子CPU1214C/DC/DC/DC,触摸人机界面采用的是MCGS TPC1262Hi，激光器采用单模连续光纤激光器500W。
系统工作流程：（1）当切割平台上放置好被切割铁板后，并确保冷水机上电且工作正常。
（2）在冷水机工作正常的情况下，通过触摸屏给激光器上电。
（3）激光器上电后，通过触摸屏选择要切割的图形，并按下“开始切割”按钮。
（4）机器人带动切割头开始按照预设形状进行切割。
（5）切割完成后，机器人停止激光输出并回到原位。
二、硬件系统设计2.1机器人系统采用ABB IRB1600,负载10KG，配有激光切割头，通水管、通气管等装置。
2.1.1.机械手机械手是由六个转轴组成的空间六杆开链机构，理论上可达到运动范围内空间任何一点。
六个转轴均有AC伺服电机驱动，每个电机后均有编码器。
每个转轴均带有一个齿轮箱，机械手运动精度(综合)达正负0.05mm至正负0.2mm。
机械手带有手动松闸按钮，用于维修时使用。
机械手带有平衡气缸或弹簧。
机械手带有串口测量板(SMB)，测量板带有六节可充电的镍铬电池，起保存数据作用。
光纤激光器的原理及应用
光纤激光器的原理及应用引言机器人激光切割成套设备是基于机器人机构，利用光纤激光器产生的大功率高能密度定向激光，实现汽车用钢板等板材自动切割的成套生产设备。
由于光纤激光采用光纤传输，可将光束传送到远距离加工点，并且光纤自身可自由变换形状，在机器手的夹持下，其运动由机器手的运动决定，因此能匹配自由轨迹加工，完成平面曲线、空间的多组直线、异形曲线等特殊轨迹的激光切割。
激光加工在工业中所占的比重已经成为衡量一个国家工业加工水平高低的重要标志。
切割、焊接是汽车白车身制造中的重要生产工艺，尤其在新车型开发和小批量定制中，采用先进的激光切割(代替部分修边—冲孔工序的模具)可以大大提高开发效率、降低开发成本，从而使得激光切割的应用倍受青睐。
1.影响光纤激光器能量传输的主要因素由于激光在光纤中不可避免地会产生吸收、散射及透射等现象，所以导致光纤传输激光功率随光纤长度的增加而衰减。
通常用dB数来表示衰减度，dB值用下式计算式中，是衰减前的激光功率；P是衰减后的激光功率。
对于由传输长度引起的衰减来说，表示光纤中x=0处的激光功率，P是激光从x=0传播到x=x处的功率。
由式(1)可知，P(x)和的关系满足式中，x的单位为km，表示每千米衰减的dB数。
从式(1)可以看出，当耦合光纤足够长时，即使光纤的值较小，光纤长度引起的衰减也不可忽视。
对于激光能量分布按Gauss分布的光纤，其传输的激光功率密度(或称激光强度)I可认为与纤芯半径a的平方成反比，即因此，若保持光纤传输的激光功率不变，减小光纤芯径即减小传输激光能量的光纤纤芯的横截面面积，则光纤传输的激光功率密度将增加。
光纤耦合引起的衰减不容忽视。
例如在激光二极管点火中，激光二极管与光纤的耦合，光纤与光纤之间的耦合，光纤与点火器之间的耦合都存在能量损失。
激光的热效应也是不容忽视的。
在激光点火中，通常情况下，正是利用激光的热效应来引燃、引爆含能材料。
因此，光纤包层及封装材料的传热系数越大，热散失越多，光纤最终输出的能量损失越大。
什么是“激光切割
什么是“激光切割”——激光英才网采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。
激光切割技术采用激光束照射到钢板表面时释放的能量来使不锈钢熔化并蒸发。
激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率为500～2500瓦。
该功率的水平比许多家用电暖气所需要的功率还低，但是，通过透镜和反射镜，激光束聚集在很小的区域。
能量的高度集中能够进行迅速局部加热，使不锈钢蒸发。
此外，由于能量非常集中，所以，仅有少量热传到钢材的其它部分，所造成的变形很小或没有变形。
利用激光可以非常准确地切割复杂形状的坯料，所切割的坯料不必再作进一步的处理。
利用激光切割设备可切割4mm以下的不锈钢，在激光束中加氧气可切割8～10mm厚的不锈钢，但加氧切割后会在切割面形成薄薄的氧化膜。
切割的最大厚度可增加到16mm，但切割部件的尺寸误差较大。
激光切割设备的价格相当贵，约150美元以上。
但是，由于降低了后续工艺处理的成本，所以，在大生产中采用这种设备还是可行的。
由于没有刀具加工成本，所以激光切割设备也适用生产小批量的原先不能加工的各种尺寸的部件。
目前，激光切割设备通常采用计算机化数字控制技术（CNC）装置，采用该装置后，就可以利用电话线从计算机辅助设计（CAD）工作站来接受切割数据。
CO2激光切割技术比其他方法的明显优点是：（1）切割质量好。
切口宽度窄（一般为0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距误差0.1--0.4mm,轮廓尺寸误差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra为12.5--25μm）,切缝一般不需要再加工即可焊接。
（2）切割速度快。
例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min,热影响区小,变形极小。
（3）清洁、安全、无污染。
大大改善了操作人员的工作环境。
当然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。
工业机器人常见五大应用领域及关键技术
工业机器人常见五大应用领域及关键技术去年全球工业机器人销量达到24万台，同比增长8%。
其中，我国工业机器人市场销量超过6.6万台，继续保持全球第一大工业机器人市场的地位。
但是，按机器人密度来看，即每万名员工对应的机器人保有量，我国不足30台，远低于全球约为50多台的平均水平。
前瞻产业研究院《2016-2021年中国工业机器人行业产销需求预测与转型升级分析报告》数据显示：2015年我国工业机器人产量为32996台，同比增长21.7%。
2016年机器人产业将继续保持快速增长，今年一季度我国工业机器人产量为11497台，同比增长19.9%。
此外，数据显示，2015年我国自主品牌工业机器人生产销售达22257台，同比增长31.3%。
国产自主品牌得到了一定程度的发展，但与发达国家相比，仍有一定差距。
2016年未来全球工业机器人市场趋势包括：大国政策主导，促使工业与服务机器人市场增长；汽车工业仍为工业机器人主要用户；双臂协力型机器人为工业机器人市场新亮点。
一、什么是工业机器人工业机器人是一种通过重复编程和自动控制，能够完成制造过程中某些操作任务的多功能、多自由度的机电一体化自动机械装备和系统，它结合制造主机或生产线，可以组成单机或多机自动化系统，在无人参与下，实现搬运、焊接、装配和喷涂等多种生产作业。
当前，工业机器人技术和产业迅速发展，在生产中应用日益广泛，已成为现代制造生产中重要的高度自动化装备。
二、工业机器人的特点自20世纪60年代初第一代机器人在美国问世以来，工业机器人的研制和应用有了飞速的发展，但工业机器人最显著的特点归纳有以下几个。
1.可编程。
生产自动化的进一步发展是柔性自动化。
工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程，因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用，是柔性制造系统（ＦＭＳ）中的一个重要组成部分。
2.拟人化。
工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分，在控制上有电脑。
工业机器人最常见的15种应用
工业机器人最常见的15种应用
在人力成本昂贵的发达国家地方，已经在大力使用工业机器人代替人工劳动。
因为对于制造业来说，购买一台工业机器人比雇佣人力劳动更划算，通过工业机器人优化生产流程，灵活配置自动化设备，可以实现更高的效率产出，投资回报率高。
目前汽车产业仍然是工业机器人很大的一部分市场，但现在在食品、消费品、航空航天和金属等行业也看到了很多工业机器人的身影。
随着我国制造业自动化和智能化程度的不断提升，工业机器人在我国的各种制造业应用越来越广泛。
主要有以下最常见的15种应用：
01
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激光焊接
激光焊接的特点是被焊接工件变形极小，几乎没有连接间隙，焊接深度/宽度比高，因此焊接质量比传统焊接方法高。
02
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弧焊
弧焊机器人主要有熔化极焊接作业和非熔化极焊接作业两种类型，具有可长期进行焊接作业、保证焊接作业的高生产率、高质量和高稳定性等特点。
03
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点焊
点焊机器人按照示教程序规定的动作、顺序和参数进行点焊作业，其过程是完全自动化的，并且具有与外部设备通信的接口，可以通过这一接口接受上一级主控与管理计算机的控制命令进行工作。
激光切割技术综述
激光切割技术综述三维激光切割技术在汽车制造中的应用1 前言激光是自1960 年问世后就很快发展并在实际中得到应有的高新技术。
随着对相关基本理论研究的不断深化，各类激光器元件的不断发展，从而使其应用领域也不断拓宽，应用规模逐渐扩大，所获得的经济效益和社会效益更加显著。
激光切割技术以其切缝窄、工件变形小、无接触性，以及广泛的适应性和灵活性在工业领域应用广泛，而且整个工艺过程对环境没有污染。
激光切割技术是激光加工应用领域的重要部分，是当前世界上先进的切割工艺之一。
其最主要的四个工艺参数为:激光功率、切割速度、焦点位置及辅助气体压力。
本文综述了三维激光切割技术的原理，优点及其装备,重点阐述了三维激光切割技术在汽车覆盖件及内饰件生产中的作用, 并对其今后的发展趋势做出了展望。
2 激光切割原理激光切割时，能量以光的形式集中成一条高密度的光束,光束传递到工作表面，产生足够的热量，使材料熔化，加之与光束同轴的高压气体直接除去熔隔金属，从而达到切割的目的，这说明激光切割加工同机床的机械加工有着本质的区别。
它是利用从激光发生器发射出的激光束，经外电路系统，聚焦成高功率密度的激光束照射条件，激光热量被工件材料吸收，工件温度急剧上升，到达沸点后，材料开始———————————————————————————————————————————————汽化并形成孔洞，随着光束与工件相对位置的移动，最终使材料形成切缝。
切缝时的工艺参数(切割速度，激光器功率，气体压力等)及运动轨迹均由数控系统控制，割缝处的熔渣被一定压力的辅助气体吹除。
3 激光切割优点及其存在的问题激光切割是激光加工行业中最重要的一项应用技术，也是激光加工中应用最早、使用最多的加工方法。
它占整个激光加工业的70,以上。
激光切割与其他切割方法相比，最大区别是它具有高速、高精度和高适应性的特点。
同时还具有割缝细、热影响区小、切割面质量好、切割时无噪声、切缝边缘垂直度好、切边光滑、切割过程容易实现自动化控制等优点。
MakerBrush结合激光切割机 设计立体模型
MakerBrush结合激光切割机设计立体模型在现代科技的飞速发展下，各种智能设备正逐渐渗透到我们的日常生活中，而3D打印技术也是近年来备受瞩目的一种新技术。
作为3D打印的一种衍生技术，MakerBrush结合激光切割机的设计应用也逐渐受到人们的关注。
今天，我们将重点介绍MakerBrush结合激光切割机用于设计立体模型的应用。
让我们来了解一下MakerBrush的概念。
MakerBrush是一种采用多达60支喷嘴的3D 打印笔，其具有非常出色的绘制性能。
通过MakerBrush，用户可以轻松地在空中创作出各种立体图案，非常适合进行手工艺品的制作。
而激光切割机则是一种通过高能激光束对材料进行切割的设备，其精准度和效率非常高。
如果将MakerBrush与激光切割机相结合，那么就可以实现更加丰富多样的设计应用。
在设计立体模型时，传统的方法通常是通过手工剪裁和堆叠材料来实现。
这样的方法往往需要消耗大量的时间和精力，并且难以做到精准度和重复性。
而如果通过MakerBrush 结合激光切割机来设计立体模型，则可以大大简化制作的流程，并且能够实现更加精准和美观的效果。
接着，通过激光切割机的加工，我们可以将MakerBrush绘制出的立体图案转化为各种材料的立体模型。
激光切割机能够通过高能激光束对材料进行切割，其精准度和效率非常高。
不论是木材、塑料、皮革，甚至是金属材料，都可以通过激光切割机来进行加工。
这就意味着我们可以通过MakerBrush绘制出的立体图案来进行各种材料的加工，以实现更加多样的设计效果。
由于MakerBrush和激光切割机均具有智能控制系统，因此它们可以通过计算机进行编程和控制。
这意味着我们可以在计算机上进行立体模型的设计和定位，然后通过MakerBrush和激光切割机来实现自动化加工。
这样一来，不仅可以大大提高制作的效率，而且能够实现更加精准和复杂的设计效果。
MakerBrush结合激光切割机用于设计立体模型是一种非常有前景的应用。
激光切割机可应用的6大领域
激光切割机经过10几年的发展，已经不只是一个概念炒作，在目前的各种生产制造中，大部分钣金产品都有可能是激光切割机的杰作。
下面具体介绍一下，目前激光切割机比较普及的几个行业，以及他们分别应用于哪些领域：1.汽车行业。
汽车行业很多边角，如汽车车门、汽车排气管等经过成形之后，一些多余的边角或者毛刺需要处理，如果人工去处理的话，首先在精度上很难达到要求，其次是效率很低，而采用管材激光切割机就能实现快速批量处理。
2.广告行业。
广告行业由于定制化服务比较多，采用传统方式效率很低，而使用激光切割机，不论多厚的板材，不论多少字形，激光切割机都会让客户满意。
3.厨具行业。
如今随着房地产的快速发展，装修需求也日益增多，其中包括厨具相关的产品需求也越来越多。
激光切割机适合切割薄板不锈钢，速度快、精度高、满意度高，而且可以实现定制和个性化产品开发，深得厨具行业客户的喜爱。
4.钣金加工。
简单来说，加工制造业所切割的材料大多是板材，切割成多种不同图形的切割件，而这也正是激光切割机技术展现出来的优势。
5.机柜行业。
其中包括配电柜、文件柜等，大多采用薄板标准化生产，因此对效率的要求极高，而采用激光切割机四工位或者六工位比较适合，对于特定的板材还可以进行双层切割。
6.健身器材。
近年来广场及家用健身器材都快速发展起来了，与之对应的需求量也逐渐增多。
基本都是一些管材类切割，采用管材激光切割机比较方便快捷。
作为中国激光切割成套设备研发的先行者，华俄激光推出的5大系列60多个型号的激光切割机、激光切管机等设备，广泛应用于航空航天、汽车制造、轨道交通、机械制造等领域，为钣金加工市场提供了专业、快捷的行业应用综合解决方案。
如需了解华俄激光切割解决方案和技术参数，可搜索“华俄激光”咨询了解。
项目三 ABB 工业机器人激光切割
指令语法如下：
MoveJ p1,v1000,z50,\tool1\wobj:=wobj1;
任务二：编制激光切割运动程序
一、运动指令
指令中各参数的含义见表 参数 p1 v1000
含义 目标点位置数据 运动速度数据，1 000 mm/s
任务一：激光切割操作准备
四、可编程按键 有多种按键方式可以选择: 切换：每按一次按键，信号在1和0之间切换。 设为1：按下按键将信号置为1。 设为0：按下按键将信号置为0。
按下/松开：长按按键，信号为1，松开后信号重置为0。 脉冲：按下按键，信号置为1，然后自动重置为0。
任务一：激光切割操作准备
任务二：编制激光切割运动程序
三、运行模式
2. 自动运行 自动运行用于不带上级控制系统(PLC)的工业机器人，程序执行时的速度等于编程设 定的速度，并且手动无法运行工业机器人。通常情况按下系统启动按钮后,工业机器人 开始连续执行程序，直至程序运行完成。
任务二：编制激光切割运动程序
三、运行模式
3.外部自动运行 外部自动运行用于带上级控制系统(PLC)的工业机器人，程序执行时的速度等于编程 设定的速度，并且手动无法运行工业机器人。通常情况按下系统外部启动按钮后，工业 机器人开始连续执行程序，直至程序运行完成。 自动运行模式和外部自动运行模式均必须配备安全防护装置，而且它们的功能必须 正常，所有人员应位于由防护装置隔离的区域之外方能运行程序。
程序启动并非每次都从首行开始，根据实际情况可能从中间开始，因此，ABB工 业机器人系统提供了三种方式设置程序指针，分别是PP移至Main、PP移至光标和PP 移至例行程序。
工业机器人在智能制造中的应用
工业机器人在智能制造中的应用工业机器人是一种可以替代人工完成工业制造任务的自动化设备，它具备高度灵活性、高生产效率和高稳定性的特点。
随着科技的进步和人工智能技术的发展，工业机器人在智能制造中发挥着越来越重要的作用。
本文将探讨工业机器人在智能制造中的应用，并分析其对制造行业的影响和未来发展趋势。
一、工业机器人在生产线上的应用工业机器人在生产线上的应用非常广泛，可以完成各种重复性、繁琐的操作，提高生产效率和产品质量。
工业机器人可以进行焊接、喷涂、装配等工艺操作，不仅能够替代繁重的体力劳动，还可以提高生产线的自动化程度，减少劳动力成本。
例如，在汽车制造业中，工业机器人可以完成汽车车身的焊接和涂装，大大提高了生产效率和产品质量。
二、工业机器人在零部件加工中的应用工业机器人在零部件加工中的应用也十分广泛。
传统的机床加工需要大量的人工操作和加工时间，而工业机器人可以通过预先编程的方式进行自动加工，提高加工速度和加工精度。
工业机器人在数控机床、激光切割机等设备中的应用，使得零部件加工更加高效和精准。
同时，工业机器人还可以与视觉系统、传感器等设备结合，实现自动化检测和质量控制，有效提高了零部件加工的质量和稳定性。
三、工业机器人在物流和仓储中的应用随着电商行业的兴起和物流需求的增加，工业机器人在物流和仓储中的应用也越来越重要。
工业机器人可以实现货物的搬运、分拣和包装等操作，替代了传统的人工操作和重复劳动。
工业机器人在物流和仓储中的应用不仅提高了工作效率，还可以减少运输过程中的损耗和错误。
特别是在快速、高效的物流环境下，工业机器人的应用可以大大提升物流效率和客户满意度。
四、工业机器人在智能制造中的影响和未来趋势工业机器人在智能制造中的应用不仅提高了生产效率和产品质量，还推动了整个制造业的智能化和自动化发展。
随着机器人技术、人工智能技术的不断创新和进步，工业机器人在智能制造中的应用将更加广泛和深入。
未来，工业机器人将更加注重人机协作和柔性生产，与人类在生产线上共同合作，实现更高水平的智能制造和工业革命。
激光切割技术在核退役领域应用现状及其前景
了 激 光 切 割 技 术 的 国 内 外 研 究 现 状 。再 从 冷 、热 方 式 对 比 和 几 种 热 方 式 对 比 两 个 方 面 分 析 了 激 光 切 割
技 术 在 核 退 役 领 域 的 优 势 特 点 ，并 对 Y A G 激 光 器 、C0 2激 光 器 、光 纤 激 光 器 的 特 点 进 行 了 对 比 分 析 。最
激光氧化切割主要以氧气作为活性气体， 通过氧化反应产生大量的热使金属材料熔融， 同 时 喷 出 的 氧 气 将 熔 化 物 吹 出 ，形 成 切 U 。激 光 氧 气 切 割 所 需 能 量 是 熔 化 切 割 的 1/2,但切 割 速 度 远 远 大 于 激 光 汽 化 切 割 和 熔 化 切 割 。激 光 氧 气 切 割 主 要 用 于 碳 钢 、钛 钢 和 热 处 理 钢 等 易 氧 化 的 金 属 材 料 。T am Ura[〜 等 研 究 了 厚 度 达 300 m m 的厚碳钢和不锈钢试样的激光切割
公 司 、大 众 汽 车 公 司 的 生 产 线 上 ，已经大批量地
引 进 并 应 用 机 器 人 激 光 切 割 技 术 。国内外学者
ห้องสมุดไป่ตู้
在激光切割机器人研究领域做了大量工作。 1^叫31「17]将 机 器 人 机 械 手 应 用 于 激 光 切 割 中 ，
并设计了一个P I D 控制器来跟踪激光切割应
摘 要 ：首 先 主 要 介 绍 了 激 光 切 割 技 术 的 基 本 原 理 ，重 点 阐 述 丫 激 光 汽 化 切 割 、激 光 熔 化 切 割 、激光氧
气 切 割 和 激 光 划 片 与 控 制 断 裂 的 应 用 范 围 。然 后 从 激 光 切 割 机 器 人 和 激 光 切 割 材 料 厚 度 两 个 方 面 总 结
激光切割技术
ηη激光切割技术激光切割技术广泛应用于金属和非金属材料的加工中，可大大减少加工时间，降低加工成本，提高工件质量。
脉冲激光适用于金属材料，连续激光适用于非金属材料，后者是激光切割技术的重要应用领域。
现代的激光成了人们所幻想追求的“削铁如泥”的“宝剑”。
激光切割是用聚焦镜将CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,同时用与激光束同轴的压缩气体吹走被熔化的材料,并使激光束与材料沿一定轨迹作相对运动,从而形成一定形状的切缝。
从二十世纪七十年代以来随着CO2激光器及数控技术的不断完善和发展,目前已成为工业上板材切割的一种先进的加工方法。
在五、六十年代作为板材下料切割的主要方法中：对于中厚板采用氧乙炔火焰切割；对于薄板采用剪床下料,成形复杂零件大批量的采用冲压,单件的采用振动剪。
七十年代后,为了改善和提高火焰切割的切口质量,又推广了氧乙烷精密火焰切割和等离子切割。
为了减少大型冲压模具的制造周期,又发展了数控步冲与电加工技术。
各种切割下料方法都有其有缺点,在工业生产中有一定的适用范围。
CO2激光切割技术比其他方法的明显优点是：（1）切割质量好。
切口宽度窄（一般为0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距误差0.1--0.4mm,轮廓尺寸误差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra为12.5--25μm）,切缝一般不需要再加工即可焊接。
（2）切割速度快。
例如采用2KW激光功率,8mm厚的碳钢切割速度为1.6m/min；2mm厚的不锈钢切割速度为3.5m/min,热影响区小,变形极小。
（3）清洁、安全、无污染。
大大改善了操作人员的工作环境。
当然就精度和切口表面粗糙度而言,CO2激光切割不可能超过电加工；就切割厚度而言难以达到火焰和等离子切割的水平。
但是就以上显著的优点足以证明：CO2激光切割已经和正在取代一部分传统的切割工艺方法,特别是各种非金属材料的切割。
它是发展迅速,应用日益广泛的一种先进加工方法。
九十年代以来,由于我国社会主义市场经济的发展,企业间竞争激烈,每个企业必须根据自身条件正确选择某些先进制造技术以提高产品质量和生产效率。
激光切割的应用
一、激光切割的原理激光切割是利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融,从而实现将工件割开。
激光切割属于热切割方法之一。
二、激光切割加工的主要特性1、激光切割的切缝窄，工件变形小激光束聚焦成很小的光点，使焦点处达到很高的功率密度。
这时光束输入的热量远远超过被材料反射、传导或扩散的部分，材料很快加热至汽化程度，蒸发形成孔洞。
随着光束与材料相对线性移动，使孔洞连续形成宽度很窄的切缝。
切边受热影响很小，基本没有工件变形。
切割过程中还添加与被切材料相适合的辅助汽体。
钢切割时利用氧作为辅助汽体与熔融金属产生放热化学反应氧化材料，同时帮助吹走割缝内的熔渣。
切割聚丙烯一类塑料使用压缩空气，棉、纸等易燃材料切割使用惰性汽体。
进入喷嘴的辅助汽体还能冷却聚焦透镜，防止烟尘进入透镜座内污染镜片并导致镜片过热。
大多数有机与无机材料都可以用激光切割。
在工业制造系统占有份量很重的金属加工业，许多金属材料，不管它是什么样的硬度，都可以进行无变形切割。
当然，对高反射率材料，如金、银、铜和铝合金，它们也是好的传热导体，因此激光切割很困难，甚至不能切割。
激光切割无毛刺、皱折、精度高，优于等离子切割。
对许多机电制造行业来说，由于微机程序控制的现代激光切割系统能方便切割不同形状与尺寸的工件，它往往比冲切、模压工艺更被优先选用;尽管它加工速度还慢于模冲，但它没有模具消耗，无须修理模具，还节约更换模具时间，从而节省了加工费用，降低了生产成本，所以从总体上考虑是更合算的。
2、激光切割是一种高能量、密度可控性好的无接触加工激光束聚焦后形成具有极强能量的很小作用点，把它应用于切割有许多特点。
首先，激光光能转换成惊人的热能保持在极小的区域内，可提供狭的直边割缝;最小的邻近切边的热影响区;极小的局部变形。
其次，激光束对工件不施加任何力，它是无接触切割工具，这就意味着工件无机械变形;无刀具磨损，也谈不上刀具的转换问题;切割材料无须考虑它的硬度，也即激光切割能力不受被切材料的硬度影响，任何硬度的材料都可以切割。
激光切割机器人实训报告
一、引言随着工业自动化、智能化程度的不断提高，激光切割技术在我国制造业中的应用越来越广泛。
激光切割机器人作为一种新型的自动化切割设备，具有切割速度快、精度高、效率高等优点，能够满足现代制造业对高效、高精度切割的需求。
本实训报告以激光切割机器人实训为基础，对实训过程、实训成果以及实训心得进行总结和分析。
二、实训目的1. 熟悉激光切割机器人的结构、原理及操作方法；2. 掌握激光切割机器人的编程、调试及故障排除技能；3. 培养实际操作能力，提高对激光切割技术的应用水平。
三、实训内容1. 激光切割机器人概述激光切割机器人主要由激光切割头、机器人本体、控制系统、驱动系统、辅助系统等组成。
实训过程中，我们了解了各部分的功能、特点及相互之间的关系。
2. 激光切割机器人编程实训过程中，我们学习了激光切割机器人的编程方法，包括示教编程和离线编程。
通过示教编程，我们可以快速地将机器人移动到指定位置，完成简单的切割任务。
离线编程则可以让我们在计算机上完成复杂的切割路径规划，提高编程效率。
3. 激光切割机器人调试在实训过程中，我们对激光切割机器人进行了调试，包括机器人移动精度、切割速度、切割功率等方面的调整。
通过调试，我们确保了机器人在实际工作中的稳定性和可靠性。
4. 激光切割机器人故障排除在实训过程中，我们遇到了一些常见的故障，如机器人卡住、激光切割头温度过高、控制系统死机等。
通过分析故障原因，我们学会了如何快速、准确地排除故障，提高了实际操作能力。
四、实训成果1. 熟练掌握了激光切割机器人的结构、原理及操作方法；2. 能够独立完成激光切割机器人的编程、调试及故障排除；3. 提高了实际操作能力，对激光切割技术的应用有了更深入的了解。
五、实训心得1. 激光切割机器人技术发展迅速，具有广阔的应用前景。
在实训过程中，我们深刻体会到了激光切割技术的优势，以及在实际生产中的应用价值。
2. 激光切割机器人编程、调试及故障排除需要扎实的理论基础和丰富的实践经验。
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机器人三维激光切割应用
数控技术部 陈明 2019年7月2日
目 录：
机器人三维激光切割应用
一． 控制系统软硬件介绍 二． 常用技术方案介绍 三． 典型工装介绍 四． 运动控制优化讨论
-2-
机器人三维激光切割应用
工业机器人的组成
工业机器人一般由执行机构、控制系统和驱动系统组成
-3-
机器人三维激光切割应用
-8-
机器人三维激光切割应用
机器人管件切割系统配置
序号
子系统
1 光纤激光器 2 冷水机 3 机器人
4 激光切割头 5 旋转式交换台
往复式交换台 6 激光防护房 7 除尘过滤系统 8 随动控制盒 9 离线软件 10 控制系统软件
厂商 德国IPG 河北同飞 法国Staubli 日本FANUC 德国PRECITEC 德国WEISS
THANK YOU！
- 16 -
- 12 -
动生动精密的工装夹具。
机器人三维激光切割应用
下一步计划
需要进一步提高机器人集成能力，提高系统精度和速度，特别是系统的安 全、稳定性，让汽车行业用户逐步开始批量采用机器人柔性激光切割解决方 案。非金属切割存在较大的市场，CO2激光器其波长10.6um的辐射，能为各 种非金属材料很好的吸收。
美国唐纳森
美国MASTERCAM
备注
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机器人三维激光切割应用
主要应用领域
机器人柔性激光切割在汽车行业的应用正变得日益普遍，这与激光技术 的发展和机器人精密轨迹控制技术的完善有着密不可分的联系。新形势下， 汽车使用者的需求正变得多样化和个性化，越来越多新车型涌现。大部分车 出现逐步批量缩小的态势，因为部分汽车厂商无法预测和保证将来某一车型 的销量和稳定的产量，所以开始尝试低成本的机器人激光柔性切割设备或生 产线。这种趋势从汽车备件市场开始，不断地向工程机械、客车、农用车、 电动车等领域拓展和普及。一方面激光切割往往要求很高的位置精度，且对 小圆等小轨迹精度有很高的要求；另一方面取决于机器人的效率，一般机器 人各个轴关节运动控制速度比较慢，同时机器人手臂重量过大不适合高速运 动；第三方面是机器人的刚性，刚性差的机器人抖动厉害，机器人循迹性差， 而且机器人变形厉害，无法准确达到工件数模中需要切割的精确位置。
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目 录：
机器人三维激光切割应用
一． 控制系统软硬件介绍 二． 常用技术方案介绍 三． 典型工装介绍 四． 运动控制优化讨论
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机器人三维激光切割应用
工业机器人按坐标系分类
关节坐标机器人，优点：工作范围大，动作灵活；缺点：位置精度低， 控制有复杂的耦合问题
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机器人三维激光切割应用
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机器人三维激光切割应用
史陶比尔的优势
史陶比尔采用的独特专利减速系统JCS，公司将一百多年在精密机械上的经 验技术成功应用于机器人上。这就是为什么史陶比尔可以在小孔切割 上得到客户认可的原因。将五轴机床技术成功移植到机器人离线编程技术和 自动生成工装夹具是机床行业得到推广的关键技术之一，这些技术在机器人 领域的开发和成功应用，使得机器人柔性激光切割解决方案和汽车行业应用 无缝链接。传统的机器人编程方式是在线示教编程，费时费力，特别是汽车 覆盖件或者管件，需要切割的都是复杂空间曲线，示教无法达到设计要求。 史陶比尔采用ROBOTMASTER软件进行STUBLIRX160L机器人离线编程。 ROBOTMASTER机器人离线软件可以虚拟真实的切割环境，包括机器人、激 光切割工具头、工件及夹具。软件可以快速设置和优化最佳机器人切割姿态， 如果系统出现干涉或者超出范围，软件会智能提示。通过离线软件还可以自
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机器人三维激光切割应用
史陶比尔的优势
史陶比尔公司，设计领域最宽的就是汽车行业，针对汽车行业需求，史 陶比尔在激光方面推行RX160L倒装方式龙门结构机器人柔性切割系统解决方 案，该系统从以下几个方面有了突破：大尺寸机器人宽幅面。采用RX160L机 器人，超过昂贵的五轴机床的工作台宽度，一般汽车零部件尺寸都在RX160L 倒装机器人工作区域内，有些大工件也可以通过移动平台来实现。手臂重量 轻，刚性好。史陶比尔采用整体铸造管状结构保持刚性；材料选变形较小但 重量轻的航空铸铝。RX160L机器人手臂重量只有250kg，而欧系相同手臂的 机器人要超过400kg，非常不适合机器人柔性光切割的需求。机器人的机械精 度差异。机器人机械精度除了刚性差异外，最重要的差异在于机械传动的误 差，而机械传动的误差主要体现在减速器上。
工业机器人按坐标系分类
直角坐标机器人，优点：位置精度高，控制无耦合，简单可靠；缺点： 结构庞大，动作范围小，灵活性差
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机器人三维激光切割应用
工业机器人按坐标系分类
圆柱坐标机器人，优点：通用性强，结构紧凑；缺点：结构庞大，动作 范围小，灵活性差
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机器人三维激光切割应用
工业机器人按坐标系分类
球坐标机器人，优点：结构紧凑，位置精度尚可，工作范围大，占地面 积小；缺点：控制系统复杂
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机器人三维激光切割应用
工业机器人按坐标系分类
关节坐标机器人，优点：工作范围大，动作灵活；缺点：位置精度低， 控制有复杂的耦合问题
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机器人三维激光切切割是利用工业机 器人灵活和快速的动作性能，根据切割 加工工件尺寸的大小不同，可以选择将 机器人正装或者倒装对不同产品、不同 轨迹进行示教编程或离线编程，机器人 的第六轴装载光纤激光切割头对不规则工件进行三维切割；光纤激光切割头 上配备随动装置和光路传输装置，利用光纤将激光传输到切割头上，再利用 聚焦系统进行聚焦，针对不同材料厚度的板材开发出不同工艺参数对三维金 属板材进行多方位切割，满足生产需求。