CN108213696A - 激光加工机器人系统及激光加工机器人系统的控制方法 - Google Patents

激光加工机器人系统及激光加工机器人系统的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108213696A
CN108213696A CN201711307603.6A CN201711307603A CN108213696A CN 108213696 A CN108213696 A CN 108213696A CN 201711307603 A CN201711307603 A CN 201711307603A CN 108213696 A CN108213696 A CN 108213696A
Authority
CN
China
Prior art keywords
laser
interpolation
robot
irradiation device
cycle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711307603.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108213696B (zh
Inventor
高桥广光
青木俊道
畑田将伸
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fanuc Corp
Original Assignee
Fanuc Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fanuc Corp filed Critical Fanuc Corp
Publication of CN108213696A publication Critical patent/CN108213696A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108213696B publication Critical patent/CN108213696B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/42—Recording and playback systems, i.e. in which the programme is recorded from a cycle of operations, e.g. the cycle of operations being manually controlled, after which this record is played back on the same machine
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G05B19/4103—Digital interpolation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J9/00—Programme-controlled manipulators
    • B25J9/16—Programme controls
    • B25J9/1679—Programme controls characterised by the tasks executed
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B26/00—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements
    • G02B26/08—Optical devices or arrangements for the control of light using movable or deformable optical elements for controlling the direction of light
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B19/00—Programme-control systems
    • G05B19/02—Programme-control systems electric
    • G05B19/18—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form
    • G05B19/41—Numerical control [NC], i.e. automatically operating machines, in particular machine tools, e.g. in a manufacturing environment, so as to execute positioning, movement or co-ordinated operations by means of programme data in numerical form characterised by interpolation, e.g. the computation of intermediate points between programmed end points to define the path to be followed and the rate of travel along that path
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B2219/00—Program-control systems
    • G05B2219/30—Nc systems
    • G05B2219/45—Nc applications
    • G05B2219/45104—Lasrobot, welding robot

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Manipulator (AREA)
  • Numerical Control (AREA)

Abstract

本发明提供一种激光加工机器人系统及激光加工机器人系统的控制方法。激光加工机器人系统具备：激光照射装置，其进行照射点变位动作；机器人，其使激光照射装置移动；激光照射装置控制器，其对照射点变位动作进行控制；以及机器人控制器，其对机器人进行控制。机器人控制器在通过机器人使激光照射装置移动时，在每个第一插补周期向机器人指示所生成的多个第一插补位置，并且，在每个比第一插补周期短的第二插补周期，向激光照射装置控制器输出与照射点变位动作相关的指令值。

Description

激光加工机器人系统及激光加工机器人系统的控制方法
技术领域
本发明涉及一种使用机器人进行激光加工的激光加工机器人系统。本发明还涉及激光加工机器人系统的控制方法。
背景技术
已知如下的激光加工机器人系统：将用于向加工对象照射加工用激光的激光照射装置安装于机器人臂的前端部，使机器人臂移动来进行激光加工。此外，在使用激光加工机器人系统的激光加工中，使机器人臂移动的同时也改变来自激光照射装置的激光的照射方向，由此，一边使激光进行扫描动作，一边对预先决定的位置进行激光加工。具体的激光加工的示例有焊接、切断、槽加工、打标等。
在上述的激光加工机器人系统中，已知模拟对机器人的动作进行控制的控制时间点起预定时间后的机器人姿势，根据其模拟结果输出与激光扫描动作相关的扫描指令的技术(例如，参照日本国专利公开公报第2012-139711号(JP2012-139711A))。
在将激光扫描仪的动作控制成与预定控制周期内的机器人动作同步的结构中，即使将激光扫描仪的动作的控制周期设成短于机器人动作的控制周期，也能够如图6A以及图6B的示例所示，从激光扫描仪向加工对象物照射的激光照射点的轨迹遵循机器人的动作。在该结构中，激光照射点的轨迹的精度依存于机器人的控制性能，因此有时难以进行精密的激光加工。
发明内容
本发明的一方式的激光加工机器人系统，具备：激光照射装置，其向对象物照射激光，并进行使所述对象物的表面上的所述激光的照射点改变位置的照射点变位动作；机器人，其使所述激光照射装置移动；激光照射装置控制器，其对所述激光照射装置的所述照射点变位动作进行控制；以及机器人控制器，其对所述机器人进行控制，所述机器人控制器进行如下动作：在用于生成所述激光照射装置的移动轨迹的多个目标位置间以第一插补周期进行插补来求出多个第一插补位置，在相邻的所述第一插补位置间以比所述第一插补周期短的第二插补周期进行插补来求出多个第二插补位置，在所述多个第二插补位置的每一个位置，生成与所述激光照射装置的所述照射点变位动作相关的指令值，在使所述机器人沿着所述移动轨迹动作时，在每个所述第一插补周期将所述多个第一插补位置指示给所述机器人，并且，在每个第二插补周期将所述指令值输出给所述激光照射装置控制器。
本发明的其他方式的控制方法中，对机器人的动作进行控制，并且对安装于所述机器人的激光照射装置的照射点变位动作进行控制，由此从所述激光照射装置向对象物照射激光来进行激光加工，其中，在用于生成所述激光照射装置的移动轨迹的多个目标位置间以第一插补周期进行插补来求出多个第一插补位置，在相邻的所述第一插补位置间以比所述第一插补周期短的第二插补周期进行插补来求出多个第二插补位置，在所述多个第二插补位置的每一个位置，生成与所述激光照射装置的所述照射点变位动作相关的指令值，在使所述机器人沿着所述移动轨迹动作时，在每个所述第一插补周期将所述多个第一插补位置指示给所述机器人，并且，在每个所述第二插补周期输出所述指令值来控制所述照射点变位动作。
根据上述的各方式，能够控制机器人和激光照射装置这双方来进更精密的激光加工。
附图说明
通过与附图相关的以下的实施方式的说明，使本发明的目的、特征以及优点变得更加明确。
图1是示意性地表示一实施方式的激光加工机器人系统的图。
图2是表示加尔瓦诺扫描仪的概要结构的图。
图3是表示一实施方式的激光加工机器人系统的结构的框图。
图4是说明图3所示的机器人控制器的功能的示意图。
图5A以及图5B是表示一实施方式的效果的图。
图6A和图6B是表示现有技术的图。
具体实施方式
以下，参照附图对本公开的实施方式进行说明。在全部附图中，向对应的构成要素赋予共同的参照符号。
图1是示意性地表示一实施方式的激光加工机器人系统100的图。
激光加工机器人系统100具备：激光照射装置12；进行动作以使激光照射装置12移动的机器人11；对机器人11进行控制的机器人控制器13；以及对激光照射装置12进行控制的激光照射装置控制器14。激光加工机器人系统100还具备与激光照射装置12相连接的激光振荡器15。
例如，机器人11是使安装于机器人臂的前端部(以下，称作机器人前端部)11a的激光照射装置12移动至作业空间内的任意位置的多关节机器人。在图1中示出了垂直多关节型机器人，但本发明并不限定于此。激光加工机器人系统100使用安装在机器人前端部11a的激光照射装置12，对作为加工对象物的工件W进行激光加工。这里的激光加工包括激光焊接、激光切断、激光槽加工等。
激光照射装置12具备激光扫描机构(例如已知的加尔瓦诺扫描仪(GalvanometerScanner))，该激光扫描机构将从激光振荡器15供给的激光照射至工件W，并且任意地改变工件W表面上的激光的位置(即照射点)。以下，将通过激光扫描机构使照射点改变位置的动作称作照射点变位动作。
机器人控制器13根据用于生成机器人前端部11a的激光照射装置12的移动轨迹的多个目标位置，以预定的第一插补周期对彼此相邻的两个目标位置间进行插补来求出多个第一插补位置，进一步以比第一插补周期短的预定的第二插补周期对彼此相邻的两个第一插补位置间进行插补，来求出多个第二插补位置。机器人控制器13在所求出的多个第二插补位置的每一个位置，生成与从激光照射装置12照射的激光位置相关的(即与照射点变位动作相关的)指令值。并且，机器人控制器13在使机器人11沿着上述移动轨迹动作而使激光照射装置12移动时，在每个第一插补周期向机器人11指示所求出的多个第一插补位置，并且，在第一插补周期内在每个第二插补周期向激光照射装置控制器14输出所生成的指令值。
激光照射装置控制器14对激光照射装置12的照射点变位动作进行控制。为了简化激光加工机器人系统100整体的结构，激光照射装置控制器14也可以被装入到机器人控制器13内。
第一插补周期是机器人控制器13能够对机器人11的动作(即位置以及姿势)进行控制的最短的控制周期以上的周期。此外，第二插补周期是激光照射装置控制器14对激光照射装置12(尤其是加尔瓦诺扫描仪)的照射点变位动作进行控制的控制周期。
图2表示激光照射装置12所具有的加尔瓦诺扫描仪的概要结构。加尔瓦诺扫描仪具备：配置于从激光源21经由聚光透镜(未图示)出射的激光L的光路上的一对反射镜22X、22Y；以及使反射镜22X、22Y分别旋转为任意角度的电动机23X、23Y。反射镜22X、22Y也被称为加尔瓦诺镜(galvano mirror)。
电动机23X、23Y的旋转轴分别与反射镜22X、22Y的反射面平行地延伸，并且，作为反射镜22X、22Y的旋转轴与反射镜22X、22Y相连接。两个电动机23X、23Y的旋转轴朝向彼此正交的方向。在各电动机23X、23Y的旋转轴上具备用于检测其旋转位置(旋转角度)的编码器(未图示)。
在这样的结构中，若使一对反射镜22X、22Y中的一个反射镜22X停止，使另一反射镜22Y旋转，则例如在工件W表面上的正交的X-Y方向中的Y方向上扫描激光L。若使反射镜22Y停止，使反射镜22X回转，则在工件W表面上的X方向上扫描激光L。由此，通过电动机23X、23Y使反射镜22X、22Y分别在每个预定周期旋转驱动为预定的角度，能够在工件W表面上的正交的X-Y方向上决定激光L的照射位置，并对激光L进行扫描。
激光照射装置控制器14根据来自机器人控制器13的指令值，对驱动激光照射装置12的加尔瓦诺扫描仪的各电动机23X、23Y进行控制。
具体地，激光照射装置控制器14可以是伺服放大器。激光照射装置控制器14从机器人控制器13接收与从激光照射装置12照射的激光的位置相关的指令值，例如与加尔瓦诺扫描仪的反射镜22X、22Y的位置或角度相关的指令(以下，称作镜位置指令)，并输出到各电动机23X、23Y。激光照射装置控制器14对各电动机23X、23Y进行控制，以使镜位置指令的值与由各电动机23X、23Y的编码器检测出的旋转角度一致，从而将激光照射到工件W表面上的目标位置。
机器人控制器13根据作业程序所记述的目标激光轨迹(即，激光加工时的激光照射点的路径)生成镜位置指令，并输出到激光照射装置控制器14。事先生成作业程序并存储到机器人控制器13中。
并且，机器人控制器13根据作业程序所记述的机器人11的目标位置、机器人11的实际位置，对机器人11的动作进行控制。
并且，机器人控制器13将作业程序所记述的与照射条件相关的指令值输出到激光振荡器15。该指令值中例如包含脉冲激光的照射条件即激光功率、重复频率以及占空比等。
激光振荡器15根据来自机器人控制器13的与照射条件相关的指令值使激光振荡。激光振荡器15进行激光振荡以便将激光供给到激光照射装置12。作为激光振荡器的种类，有光纤激光器、CO2激光器、YAG激光器等，但在本公开中，只要能够输出加工可使用的激光，则并不特别限定激光振荡器的种类。
图3具体示出了激光加工机器人系统100的结构，尤其机器人控制器13的结构。图4是用于说明图3所示的机器人控制器13进行的处理顺序的示意图。以下，参照图3和图4说明机器人控制器13的一例的构成要素的功能、以及机器人控制器13进行的处理顺序。
机器人控制器13例如具备存储器16、动作指令部17以及伺服放大器18。伺服放大器18也可以被设在机器人控制器13的外部。
存储器16存储包含工件W表面上的目标激光轨迹、机器人11的目标位置的加工动作、记述了激光振荡器15的照射条件等的作业程序。存储器16中也可以存储控制激光照射装置12的加尔瓦诺扫描仪的动作时的控制周期(扫描仪指令的处理周期)。
动作指令部17根据存储器16内的作业程序生成镜位置指令并输出到激光照射装置控制器14，并且将作业程序所记述的与照射条件相关的指令值(例如激光功率值)输出到激光振荡器15。并且，动作指令部17根据存储器16内的作业程序生成用于使机器人前端部11a移动的指令并输出到伺服放大器18。
伺服放大器18根据来自动作指令部17的指令，对驱动机器人11的关节轴的电动机19进行控制。更具体地，机器人11上设有用于检测各个关节轴的电动机19的旋转位置的位置检测传感器(例如编码器)。伺服放大器18将由动作指令部17指示的位置提供给机器人11的各关节轴的电动机19，并且对电动机19进行控制，以使由编码器检测出的电动机19的旋转位置与指令位置一致。
如图3所示，动作指令部17包括第一插补部17a、第二插补部17b以及镜位置生成部17c。
第一插补部17a根据作业程序所计数的机器人前端部11a的多个目标位置(移动开始点、移动结束点等)，以预定的第一插补周期对相邻的目标位置间进行插补，来求出多个第一插补位置。
更具体地，第一插补部17a根据作业程序中的机器人前端部11a的多个目标位置、移动速度、插补形式等信息，以预定的第一插补周期对这些目标位置中的相邻的目标位置间进行插补。由此，以第一插补周期取得多个第一插补位置，作为连接用于生成激光照射装置12的移动轨迹的机器人前端部11a的多个目标位置的轨迹上的插补点。如上所述，第一插补周期是机器人控制器13能够对机器人11的动作(位置以及姿势)进行控制的最短的控制周期以上的周期。
例如，在第一插补周期为8ms的情况下，第一插补部17a在每个8ms的周期取得多个第一插补位置P1、P2、P3的数据(图4的步骤A)。也就是说，作为在连接机器人前端部11a的目标位置(未图示)的轨迹上以8ms周期设定的插补点，取得多个第一插补位置P1、P2、P3的数据。
第一插补部17a将所取得的多个第一插补位置作为用于指示机器人前端部11a的位置的指令位置输出到伺服放大器18的同时，也输出到第二插补部17b。伺服放大器18根据来自第一插补部17a的多个第一插补位置，对机器人11的各关节轴的电动机19的旋转位置进行控制。
第二插补部17b根据来自第一插补部17a的多个第一插补位置，进一步以预定的第二插补周期对这些第一插补位置中的相邻的第一插补位置间进行插补，来求出多个第二插补位置。如上所述，第二插补周期是激光照射装置控制器14对激光照射装置12(加尔瓦诺扫描仪)的照射点变位动作进行控制的控制周期。
例如，在第二插补周期为1ms的情况下，第二插补部17b在第一插补位置P1和第一插补位置P2间，在每1ms的周期取得多个第二插补位置Q1～Q7的数据(图4的步骤B)。在图4中进行了省略，在第一插补位置P2和第一插补位置P3间，也在每1ms的周期取得多个第二插补位置的数据。
第二插补部17b将所取得的多个第二插补位置输出到镜位置生成部17c。镜位置生成部17c对每个第二插补位置生成加尔瓦诺镜的动作位置(以下，称作镜位置)。根据所取得的多个第二插补位置、存储器16内的作业程序所记述的目标激光轨迹、加尔瓦诺扫描仪的构成部件的已知规格、尺寸等，生成这些镜位置。
例如，如图4所示的步骤C的处理那样，对一个单位的第一插补周期(8ms)内的每个第二插补周期(1ms)的第二插补位置，生成加尔瓦诺镜的镜位置。图4在步骤C中示意性地示出了对第二插补位置Q1生成镜位置R1的数据的方式。
镜位置生成部17c进行步骤C的处理，由此生成与加尔瓦诺扫描仪相关的多个镜位置R1～R8的数据(图4的步骤D)。
并且，在第一插补周期(8ms)内，镜位置生成部17c将生成的多个镜位置R1～R8的数据作为镜位置指令输出至激光照射装置控制器14(图4的步骤D)。
图5A示意性地示出了使用激光加工机器人系统100进行激光加工时的动作的一例。图5B表示图5A所示的激光加工中的机器人11的一个单位的控制周期(第一插补周期)中的加尔瓦诺镜(用符号24示意性地表示)的运动方法的一例。根据图5A以及图5B理解本实施方式的效果。此外，图6A以及图6B是表示现有技术的图，分别对应于图5A以及图5B。
例如图5A所示那样，使安装有激光照射装置12的机器人前端部11a从第一插补位置P1线性移动至第一插补位置P2。此时，如图5B所示那样，机器人控制器13(动作指令部17)向机器人11输出第一插补位置P1的位置指令，另一方面，向激光照射装置控制器14输出第二插补位置Q1～Q7(图4)的镜位置指令，从而在机器人11的一个单位的控制周期(第一插补周期)T1内，能够在每个比第一插补周期T1短的第二插补周期T2改变加尔瓦诺镜24的镜位置。其结果是，照射至对象物的表面上的激光照射点的轨迹不遵循从第一插补位置P1至下个第一插补位置P2的机器人前端部11a的线性轨迹，而是成为图5A所示那样的目标的激光轨迹A(例如弧状的轨迹)。因此，不受限于机器人11的控制能力，而能够通过激光照射装置12进行精密的激光加工。
与此相对，现有技术中，将激光照射装置12的照射点变位动作控制成与机器人11的控制周期(第一插补周期)同步时，无法取得机器人前端部11a从第一插补位置P1向下个第一插补位置P2移动的期间的、相当于第二插补位置Q1～Q7(图4)的数据。因此，激光照射装置控制器14即使想要以比机器人11的控制周期短的控制周期(例如第二插补周期)控制加尔瓦诺镜24，在第一插补位置P1的位置指令被输出至机器人11的时间点起最初的控制周期使加尔瓦诺镜24旋转目标角度，在之后的控制周期无法对加尔瓦诺镜24进行控制(参照图6B)。其结果是，照射至对象物的表面上的激光照射点的轨迹，如图6A所示的激光轨迹B那样，遵循从第一插补位置P1向下个第一插补位置P2的机器人前端部11a的线性轨迹。也就是说，来自激光照射装置12的激光照射点的轨迹精度依存于机器人的控制性能，有可能难以进行精密的激光加工。如上所述，通过激光加工机器人系统100消除这样的课题。
另外，上述实施方式中的机器人控制器13使用计算机系统而构成，该计算机系统具备经由总线彼此连接的存储部CPU(central processing unit，中央处理单元)以及通信部等。存储部是ROM(read only memory，只读存储器)、RAM(random access memory，随机存取存储器)等。此外，可以通过CPU执行存储在ROM中的程序，来实现机器人控制器13所具有的动作指令部17、第一插补部17a、第二插补部17b、镜位置生成部17c等的功能、动作。
在上述的实施方式中，作为激光照射装置12的激光扫描机构对加尔瓦诺扫描仪(图2)进行了说明，但这仅为一例。本发明所包含的激光照射装置也可以具备任意结构的激光扫描机构。
以下，对本公开的各种实施方式及其效果进行叙述。
关于第一实施方式，激光加工机器人系统100，具备：机器人控制器13，其对机器人11进行控制，该机器人11进行动作使得激光照射装置12移动；以及激光照射装置控制器14，其对激光照射装置12的动作进行控制，其中，激光照射装置12向加工对象物照射激光并且任意改变加工对象物表面上的激光的位置，机器人控制器13根据用于计划激光照射装置12的移动轨迹的预定的多个目标位置，在相邻的目标位置间以预定的第一插补周期进行插补来求出多个第一插补位置，还在相邻的第一插补位置间以比第一插补周期短的预定的第二插补周期进行插补来求出多个第二插补位置，对每个第二插补位置生成与从激光照射装置12照射的激光的位置相关的指令值，通过机器人11使激光照射装置12移动时，在每个第一插补周期将各第一插补位置指示给机器人11，并且在第一插补周期内在每个第二插补周期将各指令值输出到激光照射装置控制器14。
根据第一方式，通过控制机器人11和安装在机器人11上的激光照射装置12的双方来进行激光加工时，能够不依存于机器人11的控制性能地，控制从激光照射装置12照射的激光的位置。因此，能够进行更精密的激光加工。
关于第二方式，在第一方式的激光加工机器人系统100中，第一插补周期是能够通过机器人控制器13控制机器人11的位置以及姿势的最短的控制周期以上的周期，第二插补周期是对激光照射装置12的动作进行控制时的控制周期。
根据第二方式，即使在控制机器人11的位置以及姿势时的第一插补周期比控制激光照射装置12的动作时的控制周期长的情况下，也能够不受限于机器人11的控制性能，进行精密的激光加工。
关于第三方式，在第一方式的激光加工机器人系统100中，所述激光加工机器人系统100还具备：激光振荡器15，其进行激光振荡以便将激光供给到激光照射装置12，机器人控制器13将与包含激光功率值的照射条件相关的指令值输出到激光振荡器15。
根据第三方式，可根据控制机器人11的位置以及姿势时的比第一插补周期短的第二插补周期的激光照射装置的动作，来控制激光功率。由此，在按所希望的激光轨迹对对象物进行加工时，可以对激光功率进行细微调节。
关于第四方式，在第一方式至第三方式中的任意方式的激光加工机器人系统100中，激光照射装置控制器14被装入到机器人控制器13内。
根据第四方式，可以简化激光加工机器人系统100。
关于第五方式，在通过对机器人11的位置以及姿势进行控制，并且对安装于机器人11上的激光照射装置12的动作进行控制，而从激光照射装置12向加工对象物照射激光来进行激光加工的控制方法中，根据用于生成激光照射装置12的移动轨迹的预定的多个目标位置，在相邻的目标位置间以预定的第一插补周期进行插补来求出多个第一插补位置，进一步地在相邻的第一插补位置间以比第一插补周期短的预定的第二插补周期进行插补来求出多个第二插补位置，对每个第二插补位置生成从激光照射装置12照射的激光的位置相关的指令值，通过机器人11使激光照射装置12移动时，在每个第一插补周期向机器人11指示各第一插补位置，并且在第一插补周期内在每个第二插补周期输出各指令值来控制激光照射装置的动作。
根据第五方式，能够得到与第一方式的效果同样的效果。
以上，对本公开的实施方式进行了说明，但本领域的技术人员应当理解不脱离后述的请求专利保护的范围可进行各种修正以及变更。

Claims (5)

1.一种激光加工机器人系统，其特征在于，具备：
激光照射装置，其向对象物照射激光，并进行使所述对象物的表面上的所述激光的照射点改变位置的照射点变位动作；
机器人，其使所述激光照射装置移动；
激光照射装置控制器，其对所述激光照射装置的所述照射点变位动作进行控制；以及
机器人控制器，其对所述机器人进行控制，
所述机器人控制器进行如下动作：
在用于生成所述激光照射装置的移动轨迹的多个目标位置间以第一插补周期进行插补，由此求出多个第一插补位置，在相邻的所述第一插补位置间以比所述第一插补周期短的第二插补周期进行插补，由此求出多个第二插补位置，在所述多个第二插补位置的每一个位置，生成与所述激光照射装置的所述照射点变位动作相关的指令值，
在使所述机器人沿着所述移动轨迹动作时，在每个所述第一插补周期将所述多个第一插补位置指示给所述机器人，并且，在每个所述第二插补周期将所述指令值输出给所述激光照射装置控制器。
2.根据权利要求1所述的激光加工机器人系统，其特征在于，
所述第一插补周期是所述机器人控制器能够控制所述机器人的动作的最短的控制周期以上的周期，所述第二插补周期是所述激光照射装置控制器对所述照射点变位动作进行控制的控制周期。
3.根据权利要求1所述的激光加工机器人系统，其特征在于，
所述激光加工机器人系统还具备：激光振荡器，其进行激光振荡以便将所述激光供给到所述激光照射装置，
所述机器人控制器将与包含激光功率值的照射条件相关的指令值输出到所述激光振荡器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的激光加工机器人系统，其特征在于，
所述激光照射装置控制器被装入到所述机器人控制器中。
5.一种控制方法，对机器人的动作进行控制，并且对安装于所述机器人的激光照射装置的照射点变位动作进行控制，由此从所述激光照射装置向对象物照射激光来进行激光加工，其特征在于，
在用于生成所述激光照射装置的移动轨迹的多个目标位置间以第一插补周期进行插补，由此求出多个第一插补位置，在相邻的所述第一插补位置间以比所述第一插补周期短的第二插补周期进行插补，由此求出多个第二插补位置，在所述多个第二插补位置的每一个位置，生成与所述激光照射装置的所述照射点变位动作相关的指令值，
在使所述机器人沿着所述移动轨迹动作时，在每个所述第一插补周期将所述多个第一插补位置指示给所述机器人，并且，在每个所述第二插补周期输出所述指令值来控制所述照射点变位动作。
CN201711307603.6A 2016-12-12 2017-12-11 激光加工机器人系统及激光加工机器人系统的控制方法 Active CN108213696B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016240675A JP6325646B1 (ja) 2016-12-12 2016-12-12 ロボットを用いてレーザ加工を行うレーザ加工ロボットシステム及びレーザ加工ロボットの制御方法
JP2016-240675 2016-12-12

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108213696A true CN108213696A (zh) 2018-06-29
CN108213696B CN108213696B (zh) 2019-04-19

Family

ID=62143825

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711307603.6A Active CN108213696B (zh) 2016-12-12 2017-12-11 激光加工机器人系统及激光加工机器人系统的控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US10175684B2 (zh)
JP (1) JP6325646B1 (zh)
CN (1) CN108213696B (zh)
DE (1) DE102017129258B4 (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109434283A (zh) * 2018-11-21 2019-03-08 南京理工大学张家港工程院有限公司 信号增强型激光焊接系统及其工作方法
CN109551485A (zh) * 2019-01-21 2019-04-02 北京镁伽机器人科技有限公司 运动控制方法、装置和系统及存储介质
CN109976256A (zh) * 2019-04-25 2019-07-05 深圳市德堡数控技术有限公司 一种激光焊接模拟量的控制方法及其控制模块
CN111157533A (zh) * 2020-01-16 2020-05-15 东莞市兆丰精密仪器有限公司 一种匀速三维连续插补激光检测方法
CN111998812A (zh) * 2019-05-27 2020-11-27 发那科株式会社 实测装置以及记录有程序的记录介质

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11432196B2 (en) 2017-11-10 2022-08-30 Nec Corporation Control device, control method, and non-transitory computer readable medium storing program
WO2019202689A1 (ja) * 2018-04-18 2019-10-24 株式会社エス・ティ・ジャパン レーザーアブレーション装置および分析装置
JP6655702B1 (ja) * 2018-12-12 2020-02-26 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機及びレーザ加工方法
CN112912202B (zh) * 2018-10-22 2023-04-14 株式会社天田集团 激光加工机及激光加工方法
JP6655692B1 (ja) * 2018-10-22 2020-02-26 株式会社アマダホールディングス レーザ加工機及びレーザ加工方法
JP6820358B2 (ja) * 2019-01-04 2021-01-27 株式会社アマダ レーザ加工機及びレーザ加工方法
IT201900000995A1 (it) * 2019-01-23 2020-07-23 Nuovo Pignone Tecnologie Srl Apparecchiatura robotica industriale con generazione di percorso di lavorazione migliorata e metodo per azionare un' apparecchiatura robotica industriale secondo un percorso di lavorazione migliorato
US20220410313A1 (en) * 2019-12-02 2022-12-29 Amada Co., Ltd. Coordinate pattern file creation device, locus pattern creation device, and method of controlling laser processing machine

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080161964A1 (en) * 2004-12-10 2008-07-03 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot System
CN101804521A (zh) * 2010-04-15 2010-08-18 中国电子科技集团公司第四十五研究所 振镜系统校正装置及其校正方法
EP2508307A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-10 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot system
CN102728953A (zh) * 2011-04-08 2012-10-17 株式会社安川电机 机器人系统
CN105171188A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 清华大学 一种用于大型构件空间曲线轨迹焊接的运动控制方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3640987C1 (de) 1986-12-01 1993-04-29 Agie Ag Ind Elektronik Numerisches Steuersystem fuer hochdynamische Prozesse
DE10255037A1 (de) 2002-11-26 2004-06-09 Kuka Roboter Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Bearbeiten eines Werkstücks
JP5608074B2 (ja) 2010-12-28 2014-10-15 川崎重工業株式会社 レーザ加工システム及びその制御方法
FR3017539B1 (fr) * 2014-02-20 2016-02-12 Commissariat Energie Atomique Optimisation d'un procede de calcul de doses deposees par un rayonnement ionisant
EP3124163B1 (en) * 2015-07-29 2020-04-22 Yaskawa Slovenija d.o.o System and method for laser processing

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080161964A1 (en) * 2004-12-10 2008-07-03 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot System
CN101804521A (zh) * 2010-04-15 2010-08-18 中国电子科技集团公司第四十五研究所 振镜系统校正装置及其校正方法
EP2508307A1 (en) * 2011-04-08 2012-10-10 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Robot system
CN102728953A (zh) * 2011-04-08 2012-10-17 株式会社安川电机 机器人系统
CN105171188A (zh) * 2015-09-29 2015-12-23 清华大学 一种用于大型构件空间曲线轨迹焊接的运动控制方法

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109434283A (zh) * 2018-11-21 2019-03-08 南京理工大学张家港工程院有限公司 信号增强型激光焊接系统及其工作方法
CN109551485A (zh) * 2019-01-21 2019-04-02 北京镁伽机器人科技有限公司 运动控制方法、装置和系统及存储介质
CN109551485B (zh) * 2019-01-21 2020-10-16 北京镁伽机器人科技有限公司 运动控制方法、装置和系统及存储介质
US11975452B2 (en) 2019-01-21 2024-05-07 Megarobo Technologies Co., Ltd. Motion control method, device and system, and storage medium
CN109976256A (zh) * 2019-04-25 2019-07-05 深圳市德堡数控技术有限公司 一种激光焊接模拟量的控制方法及其控制模块
CN111998812A (zh) * 2019-05-27 2020-11-27 发那科株式会社 实测装置以及记录有程序的记录介质
CN111157533A (zh) * 2020-01-16 2020-05-15 东莞市兆丰精密仪器有限公司 一种匀速三维连续插补激光检测方法
CN111157533B (zh) * 2020-01-16 2022-07-08 东莞市兆丰精密仪器有限公司 一种匀速三维连续插补激光检测方法

Also Published As

Publication number Publication date
US10175684B2 (en) 2019-01-08
CN108213696B (zh) 2019-04-19
DE102017129258B4 (de) 2020-06-18
JP6325646B1 (ja) 2018-05-16
US20180164793A1 (en) 2018-06-14
JP2018094588A (ja) 2018-06-21
DE102017129258A1 (de) 2018-06-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108213696B (zh) 激光加工机器人系统及激光加工机器人系统的控制方法
JP4800939B2 (ja) レーザ加工装置、プログラム作成装置およびレーザ加工方法
CN109719386A (zh) 激光加工系统
CN111604589B (zh) 激光加工装置
WO2010103357A1 (en) Laser welding apparatus
KR101973512B1 (ko) 3차원 대면적 레이저 연속 가공 장치
KR102600375B1 (ko) 툴링 경로 생성이 개선된 산업용 로봇 장치, 및 개선된 툴링 경로에 따라 산업용 로봇 장치를 작동시키기 위한 방법
CN214109226U (zh) 镭射打标系统
JP6434554B2 (ja) ガルバノスキャナ
CN108213698B (zh) 激光加工头和具有该激光加工头的激光加工系统
CN118613344A (zh) 用于控制激光切割机的轮廓偏差的确定
CN114739290B (zh) 线激光扫描化铣胶刻线的路径规划方法及系统
JP4277747B2 (ja) レーザ加工装置
JP2008083758A (ja) 機械装置のコントローラおよび可動範囲判定方法
JP7092629B2 (ja) レーザ加工装置
JP4843573B2 (ja) レーザ加工方法
JP4670911B2 (ja) レーザ加工装置
JP6456205B2 (ja) 測定対象物の断面形状測定方法
WO2022080447A1 (ja) レーザ加工システム及び制御方法
JP6469167B2 (ja) レーザ加工装置
JP2936442B2 (ja) 三次元レーザ加工機
JPH11254168A (ja) レーザ加工装置の制御方法
DE112021004655T5 (de) Laserbearbeitungssystem und Steuerungsverfahren
JP2003053563A (ja) レーザ加工装置及び方法
JPH0637444Y2 (ja) 加工面の垂直方向検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant