CN107052599A - 一种机器人激光焊接起焊点收焊点去焊坑的方法 - Google Patents

一种机器人激光焊接起焊点收焊点去焊坑的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出了一种机器人激光焊接去除起焊点收焊点焊坑的方法，包括步骤(1)清洁固定工件，标记起始点A和结束点D；(2)设定激光器功率上升爬坡时间≤1ms；(3)机器人中写入运动轨迹程序，控制机器人从起始点A到焊接起焊点B做加速运动且激光器不输出激光，从焊接起焊点B到焊接收焊点C过程中做匀速运动且在机器人到达B时同步控制激光器输出激光，从焊接收焊点C到结束点D做减速运动，且机器人到达C时同步控制关闭激光器的输出命令；(4)执行运动轨迹程序进行激光焊接。本发明提供一种激光焊接起焊点收焊点去焊坑的方法，旨在解决现有焊接中，生产效率低下、焊坑多、质量不过关的问题，以提高焊接效率和焊接处的美观度。

Description

一种机器人激光焊接起焊点收焊点去焊坑的方法
技术领域
本发明涉及汽车制造焊接及其焊接方法，尤其涉及一种机器人激光焊接起焊点收焊点去焊坑的焊接方法。
背景技术
汽车工业是全球制造业的支柱产业之一，随着汽车工业的发展，对汽车品质要求越来越高，而使用自动化设备，取代人工的生产是其重要措施之一。汽车已经成为现代最主要的交通工具，现代汽车不仅要求性能实用，还要求经济美观，其中汽车焊接的是各种预先制作好的结构零部件，例如挡风玻璃框架，门立柱，前后翼子板，前后围板和车顶等零部件通过焊接的方式进行组合装配。而现有技术中的焊接机器人不能完全取代人工进行焊接，并且在对工件进行焊接时容易损伤工件，焊接起始点、收焊点易出现质量缺陷，特别是焊坑，造成焊接不美观，焊接质量低，给焊接造成安全隐患。
工业机器人(Industrial Robot)是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。它们通常配有机械手、刀具或其它可装配的加工工具，能够搬运材料、工件，完成各种作业是一种柔性自动化设备。
发明内容
基于上述问题，本发明目的在于提供一种激光焊接起焊点收焊点去焊坑的方法，旨在解决现有的汽车焊接的生产过程中，采用人工进行焊接，生产效率低下、焊坑多、质量不过关的问题，以提高对工件的焊接效率，提高工件焊接处的美观度。
针对以上问题，提供了如下技术方案：一种机器人激光焊接去除起焊点收焊点焊坑的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)清洁需要激光焊接的待加工件并将待加工件用夹具固定好，根据焊接焊缝长度标记焊接的起始点A和结束点D；
(2)设定激光器的功率上升的爬坡时间≤1ms，使激光器的功率从0到设定功率所用的时间短；
(3)在机器人中写入运动轨迹程序，设定焊接过程依次经过的起始点A、焊接起焊点B、焊接收焊点C和结束点D，通过运动轨迹程序控制机器人：从起始点A到焊接起焊点B做加速运动且该过程中激光器不输出激光，以到达焊接起焊点B时的速度从焊接起焊点B到焊接收焊点C过程中做匀速运动，且在机器人到达焊接起焊点B时同步控制激光器输出激光，从焊接收焊点C到结束点D做减速运动，且机器人到达焊接起焊点C时同步控制关闭激光器的输出命令使机器人处在激光器关闭状态下从焊接收焊点C到结束点D过程中减速运动至零；
(4)执行写入的运动轨迹程序，对待加工件进行激光焊接。
本发明进一步设置为，所述步骤(3)中通过设置机器人加速时间和加速度并通过V＝at，S＝(1/2)at2计算出对应的时间和移动的加速距离。
本发明进一步设置为，所述步骤(3)和(4)中，通过运动轨迹程序控制机器人匀速后再多运动一段距离后再同步控制激光器输出激光，和/或控制机器人匀速到达焊接收焊点之前同步控制激光器关闭激光，以保证焊接起焊点或/和焊接收焊点无坑。
本发明进一步设置为，所述步骤(3)和(4)中调节机器人运动和激光器的同步控制,确保焊接过程中输出激光功率均匀且机器人匀速运动。
本发明的有益效果：采用上述方案，本发明焊接的工件起焊点收焊点成型良好，无焊坑，相应焊接质量也显著提高。此方法易于集成于生产线中，有效提高了激光焊接过程的自动化程度及产品的质量，减少了操作者的劳动强度，节约了时间，降低了产品制造成本，提高了工件焊接处的美观度。同时，本技术方案中通过设置机器人加速、减速过程与激光器出光、关光的协同控制，来保证加工过程中焊接速度、焊接功率是均匀的，从而解决焊接起焊点收焊点焊坑的问题。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
实施例1：
(1)选取一块尺寸为150mmx50mmx0.8mm的DP780镀锌双相高强钢，进行表面清洁工作后用夹具固定好，设定焊接的长度BC距离为110mm；
(2)设定激光器的功率上升的爬坡时间为10ms，焊接功率为2000W，设定机器人的焊接速度50mm/s，焊接加速度a＝100％输出(具体数值根据设定速度不同而机器人相应动态调节)，离焦量为0mm，设定工件的预留间隙为0.2mm。
(3)在机器人的运动过程中未使用速度匀速和功率同步输出指令，并对镀锌双相高强钢进行激光焊接。
实验结果：爬坡时间较大，未使用同步输出时,焊接起始点终止点的焊坑较严重。
实施例2：
(1)选取与实施例1中同样尺寸为150mmx50mmx0.8mm的DP780镀锌双相高强钢，进行表面清洁工作后用夹具固定好，设定焊接长度BC距离为110mm；
(2)设定激光器的功率上升的爬坡时间为1ms，焊接功率为2000W，设定机器人的焊接速度为50mm/s，离焦量为0mm，设定工件的预留间隙为0.2mm；
激光器的功率上升的爬坡时间越短越好，一般激光器爬坡时间的极限能到达us的数量级，此设置目的是因为激光器爬坡时间越短，功率变化对起始点A的影响就小。
(3)在机器人中写入运动轨迹程序，设定焊接过程中AD之间为120mm，机器人的焊接平均加速度a＝10m/s2，加速距离AB为5mm，匀速距离BC为110mm，减速距离CD为5mm，机器人从起始点A点开始做加速运动，平均加速度a＝10m/s2，加速运动至焊接起焊点B点时速度达到50mm/s，然后机器人采用50mm/s的速度开始匀速阶段，同时激光器同步输出功率对镀锌双相高强钢进行激光焊接，机器人运动至焊接收焊点C时即同步控制关闭激光器的输出命令，接着机器人采用a＝10m/s2的平均加速度做减速运动从焊接收焊点C运动至结束点D，整个过程中机器人使用加速-匀速-减速的运动轨迹程序以及机器人速度匀速与激光器功率同步的输出指令对镀锌双相高强钢进行激光焊接。
实验结果：爬坡时间小,使用同步输出时,焊接起始点终止点焊坑外观基本可消除。
实验说明：上述实施例1中按照普通焊接的方法对工件进行焊接，上述实施例2采用本技术方案中机器人加速-匀速-减速的运动方式以及机器人与激光器同步焊接的方式对工件进行焊接。
通过上述实施例1和实施例2的实验结果显示可知，通过采用本发明技术方案，焊接工件的焊接起焊点收焊点成型良好，无焊坑，相应焊接质量也显著提高。此方法易于集成于生产线中，有效提高了激光焊接过程的自动化程度及产品的质量，减少了操作者的劳动强度，节约了时间，降低了产品制造成本，提高了工件焊接处的美观度。同时，本技术方案中通过设置机器人加速、减速过程与激光器出光、关光的协同控制，来保证加工过程中焊接速度、焊接功率是均匀的，从而解决焊接起焊点收焊点焊坑的问题。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，上述假设的这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种机器人激光焊接去除起焊点收焊点焊坑的方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)清洁需要激光焊接的待加工件并将待加工件用夹具固定好，根据焊接焊缝长度标记焊接的起始点A和结束点D；
(2)设定激光器的功率上升的爬坡时间≤1ms，使激光器的功率从0到设定功率所用的时间短；
(3)在机器人中写入运动轨迹程序，设定焊接过程依次经过的起始点A、焊接起焊点B、焊接收焊点C和结束点D，通过运动轨迹程序控制机器人：从起始点A到焊接起焊点B做加速运动且该过程中激光器不输出激光，以到达焊接起焊点B时的速度从焊接起焊点B到焊接收焊点C过程中做匀速运动，且在机器人到达焊接起焊点B时同步控制激光器输出激光，从焊接收焊点C到结束点D做减速运动，且机器人到达焊接起焊点C时同步控制关闭激光器的输出命令使机器人处在激光器关闭状态下从焊接收焊点C到结束点D过程中减速运动至零；
(4)执行写入的运动轨迹程序，对待加工件进行激光焊接。
2.根据权利要求1所述的一种机器人激光焊接去除起焊点收焊点焊坑的方法，其特征在于：所述步骤(3)中通过设置机器人加速时间和加速度并通过V＝at，S＝(1/2)at2计算出对应的时间和移动的加速距离。
3.根据权利要求1所述的一种机器人激光焊接去除起焊点收焊点焊坑的方法，其特征在于：所述步骤(3)和(4)中，通过运动轨迹程序控制机器人匀速后再多运动一段距离后再同步控制激光器输出激光，和/或控制机器人匀速到达焊接收焊点之前同步控制激光器关闭激光。
4.根据权利要求1所述的一种机器人激光焊接去除起焊点收焊点焊坑的方法，其特征在于：所述步骤(3)和(4)中调节机器人运动和激光器的同步控制,确保焊接过程中输出激光功率均匀且机器人匀速运动。
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