CN105312768A - 激光焊接装置及其集成控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种激光焊接装置及其集成控制方法。激光焊接装置包括计算机、激光器、光纤传送、激光焊接头、机器人本体、机器人控制器以及辅助工装；计算机装有能够控制激光器的组态软件；机器人控制器设置为控制主站，激光器设置为从站；计算机通过TCP/IP协议完成激光器的参数设置，同时激光器与机器人之间的控制采用Profibus总线连接，编程实现机器人控制主站和激光器从站之间的数据通信功能。本发明在制造过程中，能够适应不同的加工目的，其激光器和机器人能够进行实时、准确地协调控制。

Description

激光焊接装置及其集成控制方法

技术领域

本发明涉及激光焊接，具体地，涉及激光焊接装置及其集成控制方法。

背景技术

经过几十年的发展，激光焊接技术经历了由脉冲波形到连续波形，由小功率薄板焊接向大功率厚件焊接。在航空航天领域，多层板和厚板的焊接一般采用丝埋弧焊、熔化极气体保护焊接等传统焊接方法，随着焊接厚度及材料层数的增加，传统方法造成了生产效率的下降和焊接成本的增高，最重要的是焊接质量往往达不到要求。因此，急需引进大功率激光焊接手段来弥补传统焊接的缺陷。

目前，激光加工技术广泛应用于工业领域。在制造过程中，为了适应不同的加工目的，更需要激光器和机器人实时、准确地协调控制。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种激光焊接装置及其集成控制方法。

根据本发明提供的一种激光焊接装置，包括计算机、激光器、激光焊接头、机器人、机器人控制器；

所述计算机包括用于控制激光器的组态模块；所述组态模块通过TCP/IP协议完成对激光器的参数监控；

所述激光器用于发射激光；

所述激光焊接头用于通过激光实现焊接功能；

所述机器人带有六个自由轴，以改变不同的空间位置；

所述机器人控制器包括用于控制机器人移动的控制器、用于通过现场总线控制激光器出光的可编程逻辑控制器。

优选地，还包括辅助工装，所述辅助工装用于完成机器人末端与激光焊接头的可靠性连接。

优选地，所述现场总线为Profibus现场总线；所述激光器功率为10kW。

优选地，还包括与激光器配套的激光器水冷机。

根据本发明提供的一种上述的激光焊接装置的激光焊接集成控制方法，包括以下步骤：

步骤1，将机器人控制器设置为控制主站，激光器设置为控制从站；

步骤2，编程定义机器人与激光器各功能接口；

步骤3，用计算机的组态模块进行上位机监控，测试控制主站与控制从站之间的通信是否正常；若正常，则进入步骤4继续执行；若不正常，则进入步骤1继续执行；

步骤4，通过在可编程逻辑控制器中进行软件编程，对激光器进行控制，所述控制的指令包括激光器出光指令、停光指令以及复位指令。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明在制造过程中，能够适应不同的加工目的，其激光器和机器人能够进行实时、准确地协调控制。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是一种激光焊接装置的结构示意图。

图中：1-计算机，2-激光器，3-光纤，4-激光焊接头，5-机器人，6-机器人控制器，7-辅助工装，8-现场总线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明公开了一种基于Profibus现场总线的激光焊接装置及其集成控制方法。激光焊接装置包括计算机、激光器、光纤、激光焊接头、机器人本体、机器人控制器以及辅助工装；计算机装有能够控制激光器的组态软件；机器人控制器设置为控制主站，激光器设置为从站；计算机通过TCP/IP协议完成激光器的参数设置，同时激光器与机器人之间的控制采用Profibus现场总线连接，编程实现机器人控制主站和激光器从站之间的数据通信功能。

具体地，如图1所示，根据本发明提供的一种激光焊接装置，包括计算机、激光器、激光焊接头、机器人、机器人控制器、辅助工装、与激光器配套的激光器水冷机；

所述计算机包括用于控制激光器的组态模块；所述组态模块通过TCP/IP协议完成对激光器的参数监控；

所述激光器用于发射激光；激光器包括激光泵浦源、激光介质、激光谐振腔，其中，激光泵浦源发出泵浦光对激光介质进行泵浦，在激光谐振腔内进行振荡产生激光；

所述激光焊接头用于通过激光实现焊接功能；

所述机器人带有六个自由轴，以改变不同的空间位置；

所述机器人控制器包括用于控制机器人移动的控制器、用于通过现场总线控制激光器出光的可编程逻辑控制器。

辅助工装，所述辅助工装用于完成机器人末端与激光焊接头的可靠性连接。

优选地，所述现场总线为Profibus现场总线；所述激光器的激光光源采用CO₂光纤激光器，激光功率为10kW。

根据本发明提供的一种上述的激光焊接装置的激光焊接集成控制方法，包括以下步骤：

步骤1，将机器人控制器设置为控制主站，激光器设置为控制从站；

步骤2，编程定义机器人与激光器各功能接口；

步骤3，用计算机的组态模块进行上位机监控，测试控制主站与控制从站之间的通信是否正常；若正常，则进入步骤4继续执行；若不正常，则进入步骤1继续执行；

步骤4，通过在可编程逻辑控制器中进行软件编程，对激光器进行控制，所述控制的指令包括激光器出光指令、停光指令以及复位指令。

激光器由机器人和作为专用计算机的用于通过现场总线控制激光器出光的可编程逻辑控制器控制，两者可以同时控制激光器。机器人通过Profibus现场总线与激光器通讯，采用单主站的线性网络拓扑结构，机器人设为Profibus主站，将带有Profibus通信协议的激光器设计从站。激光器专用计算机通过以太网控制激光器，并具有远程诊断功能。在激光加工过程中，激光器主要由机器人控制，对激光器进行测试或远程诊断，则由专用计算机控制。

本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统及其各个装置以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统及其各个装置以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同功能。所以，本发明提供的系统及其各项装置可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种激光焊接装置，其特征在于，包括计算机、激光器、激光焊接头、机器人、机器人控制器；

所述计算机包括用于控制激光器的组态模块；所述组态模块通过TCP/IP协议完成对激光器的参数监控；

所述激光器用于发射激光；

所述激光焊接头用于通过激光实现焊接功能；

所述机器人带有六个自由轴，以改变不同的空间位置；

所述机器人控制器包括用于控制机器人移动的控制器、用于通过现场总线控制激光器出光的可编程逻辑控制器。

2.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，还包括辅助工装，所述辅助工装用于完成机器人末端与激光焊接头的可靠性连接。

3.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，所述现场总线为Profibus现场总线；所述激光器功率为10kW。

4.根据权利要求1所述的激光焊接装置，其特征在于，还包括与激光器配套的激光器水冷机。

5.一种权利要求1所述的激光焊接装置的激光焊接集成控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，将机器人控制器设置为控制主站，激光器设置为控制从站；

步骤2，编程定义机器人与激光器各功能接口；

步骤3，用计算机的组态模块进行上位机监控，测试控制主站与控制从站之间的通信是否正常；若正常，则进入步骤4继续执行；若不正常，则进入步骤1继续执行；

步骤4，通过在可编程逻辑控制器中进行软件编程，对激光器进行控制，所述控制的指令包括激光器出光指令、停光指令以及复位指令。