專利名稱：一種激光焊接系統及其激光焊接方法
技術領域：
本發明涉及于汽車制造的焊接系統及焊接其方法，尤其涉及一種激光焊接系統及其激光焊接方法。
背景技術：
工業機器人(Industrial Robot)是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人。它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業、建筑業，或是危險的工作。它們通常配有機械手、刀具或其它可裝配的加工工具，能夠搬運材料、工件，完成各種作業是一種柔性自動化設備。汽車工業是全球制造業的支柱產業之一，隨著汽車工業的發展，對汽車品質要求越來越高，而使用自動化設備，取代人工的生產是其重要措施之一。汽車已經成為現代最主要的交通工具，現代汽車不僅要求性能實用，還要求經濟美觀，其中汽車焊接的是各種預先制作好的結構零部件，例如擋風玻璃框架，門立柱，前后翼子板，前后圍板和車頂等零部件通過焊接的方式進行組合裝配。而現有技術中的焊接機器人不能完全取代人工進行焊接，并且在對工件進行焊接時容易損傷工件，焊接表面粗糙，不美觀，其工作效率低下，增加汽車制造成本。因此，現有技術還有待于更進一步的改進和發展。
發明內容
鑒于上述現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種激光焊接系統及其激光焊接方法，旨在解決現有的汽車焊接的生產過程中，采用人工進行焊接，生產效率低下、質量不過關的問題，以提高對工件的焊接效率，提高工件焊接處的美觀度。本發明的技術方案如下:—種激光焊接系統，其包括激光焊接機器人與用于控制所述激光焊接機器人運行的控制裝置，所述激光焊接機器人與所述控制裝置通信連接，其中，所述激光焊接機器人上設置有一激光焊接裝置，所述控制裝置通過一可編程邏輯控制器與用于固定工件的工件夾具通信連接，所述激光焊接裝置與所述工件夾具相適配，所述可編程邏輯控制器控制所述工件夾具將工件固定，所述激光焊接機器人控制所述激光焊接裝置對工件進行激光焊接。所述的激光焊接系統，其中，所述激光焊接裝置包括一焊接頭，所述焊接頭通過一水路與冷水機連接，所述冷水機與一光纖激光器相連接，所述光纖激光器通過光纖與所述焊接頭相連接，所述光纖激光器通過氣路與冷卻干燥機相連接，所述冷卻干燥機與空壓機相連接；所述光纖激光器與所述控制裝置通信連接。所述的激光焊接系統，其中，所述激光焊接機器人與所述控制裝置通過電機供電電纜及編碼線通信連接。所述的激光焊接系統，其中，所述激光焊接機器人包括:
初始化模塊，用于對所述激光焊接機器人進行初始化；零點確認模塊，用于確認所述激光焊接機器人各軸角度、零點是否準確；地址分配模塊，用于設置所述控制裝置主網絡地址、所述激光焊接機器人從網絡地址，并定義笛卡爾坐標，確定所述激光焊接裝置的坐標；機器人編程模塊，用于設定所述激光焊接裝置的運動軌跡，設定I/O信號與外界的交互；通訊模塊，用于與所述可編程邏輯控制器交互信號，指揮所述可編程邏輯控制器控制所述激光焊接裝置進行焊接；焊接控制模塊，用于根據預先設定的所述激光焊接裝置之運動軌跡控制所述激光焊接裝置和所述工件夾具運動，完成焊接；所述初始化模塊、所述零點確認模塊、所述地址分配模塊、所述機器人編程模塊、所述通訊模塊與所述焊接控制模塊依次通信連接。一種激光焊接方法，其包括以下步驟:對激光焊接機器人上電初始化并進行零點校正，確定所述激光焊接機器人在生產線上激光焊接工位中的位置；然后確定激光焊接裝置與工件夾具的工作坐標，控制裝置控制所述激光焊接機器人完成對工件的激光焊接。所述的激光焊接方法，其中，上述步驟具體的包括:A、初始化模塊對所述激光焊接機器人初始化，然后零點確認模塊確認所述激光焊接機器人各軸角度并同步進行零點校正；B、地址分配模塊設置所述激光焊接機器人與所述控制裝置的網絡地址與所述激光焊接機器人的從網絡地址，使所述激光焊接機器人與所述控制裝置相連接，定義所述工件夾具與所述激光焊接裝置的坐標；C、所述地址分配模塊將所述工件夾具與所述激光焊接裝置的坐標發送至機器人編程模塊，所述機器人編程模塊設定所述激光焊接裝置的運動軌跡，并將所述激光焊接裝置的運動軌跡發送至焊接控制模塊，所述焊接控制模塊根據預先設定之所述激光焊接裝置的運動軌跡控制所述激光焊接裝置對工件進行激光焊接。所述的激光焊接方法，其中，上述步驟具體的包括:確定所述激光焊接機器人在生產線上激光焊接工位中的位置；對所述激光焊接機器人上電并初始化；對所述激光焊接機器人進行零點校正；所述激光焊接機器人與所述控制裝置通信連接，并確定所述激光焊接裝置的坐標；校正預先編程所述激光焊接裝置的運動軌跡與實際運動軌跡的偏差；確定并優化所述激光焊接裝置的運動軌跡，控制所述激光焊接裝置和所述工件夾具運動完成激光焊接。本發明提供的一種激光焊接系統及其激光焊接方法，采用其激光焊接機器人、控制裝置、激光焊接裝置、工件夾具與可編程邏輯控制器的機構模式，能夠自動完成激光焊接過程，完全取代工人進行激光焊接，與傳統的由人工進行焊接相比，有效提高了焊接過程的自動化程度及產品的質量，減少了操作者的勞動強度，節約了時間，降低了產品制造成本，并且通過激光焊接，使工件焊接的表面光滑整潔，提高了工件焊接處的美觀度。
圖1為本發明中激光焊接系統的結構示意圖；圖2為本發明中激光焊接機器人的結構示意圖；圖3為本發明中激光焊接系統一實施例的結構示意圖；圖4是本發明中激光焊接方法的流程示意圖。
具體實施例方式本發明提供了 一種激光焊接系統及其激光焊接方法，為使本發明的目的、技術方案及效果更加清楚、明確，以下對本發明進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。本發明提供了一種激光焊接系統，如圖1所示的，其包括激光焊接機器人I與用于控制所述激光焊接機器人I運行的控制裝置2，所述激光焊接機器人I與所述控制裝置2通信連接，所述控制裝置2可以采用微處理器等技術手段，所述激光焊接機器人I上設置有一激光焊接裝置3，所述控制裝置2通過一可編程邏輯控制器4與用于固定工件的工件夾具5通信連接，所述激光焊接裝置3與所述工件夾具5相適配，所述可編程邏輯控制器4控制所述工件夾具5將工件固定，所述激光焊接機器人I控制所述激光焊接裝置3對工件進行激光焊接。并且所述激光焊接機器人I與所述控制裝置2通過電機供電電纜及編碼線通信連接，降低了本發明的制造成本。更進一步的，如圖3所示的，所述激光焊接裝置3包括一焊接頭6，所述焊接頭6通過一水路與冷水機7連接，所述冷水機7與一光纖激光器8相連接，所述光纖激光器8通過光纖與所述焊接頭6相連接，所述光纖激光器8通過氣路與冷卻干燥機9相連接，所述冷卻干燥機9與空壓機10相連接；所述光纖激光器8與所述控制裝置2通信連接。邊焊接對應工件，邊冷卻工件表面，使工件表面更光滑整潔，提高了工件焊接處的美觀度。在本發明的另一較佳實施例中，如圖2所示的，所述激光焊接機器人I包括:初始化模塊11，用于對所述激光焊接機器人進行初始化；零點確認模塊12，用于確認所述激光焊接機器人各軸角度、零點是否準確；地址分配模塊13，用于設置所述控制裝置主網絡地址、所述激光焊接機器人從網絡地址，并定義笛卡爾坐標，確定所述激光焊接裝置的坐標；機器人編程模塊14，用于設定所述激光焊接裝置的運動軌跡，設定I/O信號與外界的交互；通訊模塊15，用于與所述可編程邏輯控制器交互信號，指揮所述可編程邏輯控制器控制所述激光焊接裝置進行焊接；焊接控制模塊16，用于根據預先設定的所述激光焊接裝置之運動軌跡控制所述激光焊接裝置和所述工件夾具運動，完成焊接；所述初始化模塊11、所述零點確認模塊12、所述地址分配模塊13、所述機器人編程模塊14、所述通訊模塊15與所述焊接控制模塊16依次通信連接，使所述激光焊接機器人I運行更流暢。
本發明還提供了一種激光焊接方法，如圖4所示的，其包括以下步驟:步驟101:對激光焊接機器人I上電初始化并進行零點校正，確定所述激光焊接機器人I在生產線上的激光焊接工位中的位置；然后確定激光焊接裝置3與工件夾具5的工作坐標，控制裝置2控制所述激光焊接機器人I完成對工件的激光焊接。本發明使所述激光焊接機器人I具有生命功能的空間三維坐標，可以靈活的運動到空間的每一點，處理所述激光焊接機器人I所有的信息反饋并作出反應，使整個控制系統更加方便、靈活，能夠自動完成激光焊接過程，降低了對工人操作技術的要求，有效提高了激光焊接過程的自動化程度及產品的質量，減少了操作者的勞動強度，節約了時間，降低了產品制造成本。在本發明的另一較佳實施例中，所述步驟101具體的包括:初始化模塊11對所述激光焊接機器人I初始化，然后零點確認模塊12確認所述激光焊接機器人I各軸角度并同步進行零點校正；然后地址分配模塊13設置所述激光焊接機器人I與所述控制裝置2的網絡地址與所述激光焊接機器人I的從網絡地址，使所述激光焊接機器人I與所述控制裝置2相連接，定義所述工件夾具5與所述激光焊接裝置3的坐標；最后所述地址分配模塊13將所述工件夾具5與所述激光焊接裝置3的坐標發送至機器人編程模塊14，所述機器人編程模塊14設定所述激光焊接裝置3的運動軌跡，并將所述激光焊接裝置3的運動軌跡發送至焊接控制模塊16，所述焊接控制模塊16根據預先設定之所述激光焊接裝置3的運動軌跡控制所述激光焊接裝置3對工件進行激光焊接。為了更進一步的描述本發明，以下列舉更詳盡的實施例，其具體的包括:確定所述激光焊接機器人I在生產線上激光焊接工位中的位置；對所述激光焊接機器人I上電并初始化；對所述激光焊接機器人I進行零點校正；所述激光焊接機器人I與所述控制裝置2通信連接，并確定所述激光焊接裝置3的坐標；校正預先編程所述激光焊接裝置3的運動軌跡與實際運動軌跡的偏差；確定并優化所述激光焊接裝置3的運動軌跡，控制所述激光焊接裝置3和所述工件夾具5運動完成激光焊接。其更為具體的，下面提供一段對所述激光焊接機器人I所編譯的激光焊接程序，來解釋上述功能是如何實現的，應當理解的是，可以采用其他形式的代碼來實現，不限于所述舉例。激光焊初始化:WAIT ((DI [237] AND DI [238] OR !F[134]) AND (DI [15]));等待機器人原位，送絲設備準備好
DO[321]= (DI [329]);
D0[322]= (DI [330]);
DO[323]= (DI [331]);
D0[324]= (DI [332]);
D0[325]= (DI [333]);
DO[326]= (DI [334]);
DO[327]= (DI [335]);
以上為將程序號寫入激光控制器
DO [328]= (OFF);關閉斜坡程序
D0[305]= (OFF);關閉激光報警燈
D0[308]= (OFF);激光分配關閉DO [309] = (OFF);激光無故障D0[310] = (OFF);普通報警關閉D0[311] = (OFF);系統邏輯卡關閉DO [312] = (OFF);置入出口關閉DO[313] = (OFF);置入出口關閉DO [315] = (OFF);程序未中斷DO [316] = (OFF);程序結束
IF (!DI [14]) ,CALL MAKR0142 ;判斷是否需要激活激光控制器啟動激光控制器:
DO [320] = (ON);外部控制DO [318] = (ON);激光打開DO [317] = (ON);激光 StandbyD0[319] = (OFF);封存操作面板
WAIT (!F[140] AND DI[308] AND DI [318] AND DI[319] AND DI[320] OR F[140] AND DI [319] AND DI [320]);等待分配激光，激光準備好，激 光打開，外部控制激活，
M[9] = (DI [237] AND DI [238] OR !F[134]);定義M9 狀態 WAIT (Μ [9]);
WAIT (F[499] OR !D0 [12]);等待自動狀態WAIT (M[l] AND M[9]);等待安全狀態
M[8] = (DI [329] OR DI [330] OR DI [331] OR DI [332] OR DI [333]); 定義M8，光路程序
M[9] = (DI [361] OR DI [362] OR DI [363] OR DI [364] OR DI [365] OR DI [366] OR DI [367] OR DI [368]);定義M9,激光程序號
WAIT (!F[140] AND DI [308] AND DI [318] AND DI [319] AND DI [320] OR F [140] AND DI [318] AND DI [319] AND DI [320]);等待分配激光， 激光準備好，激光打開，外部
WAIT (Μ[8] AND M[9]);等待確認光路程序，激光程序號 M [8] = (OFF);復位 M8 值 M [9] = (OFF);復位 M9 值 D0[321] = (DI [329]);
DO[322] = (DI [330]);
DO[323] = (DI [331]);
DO[324] = (DI [332]);
DO[325] = (DI [333]);
DO[326] = (DI [334]);
DO[327] = (DI [335]);
以上為將程序號寫入激光控制器DO[65] = (DI [329]);
D0[66] = (DI [330]);
D0[67] = (DI [331]);
以上為光路程序寫入控制裝置2D0[81] = (DI [361]);
DO[82] = (DI [362]);
DO[83] = (DI [363]);
DO[84] = (DI [364]);
以上為激光程序號寫入控制裝置2D0[329] = (DI [329]);
D0[330] = (DI [330]);
DO[331] = (DI [331]);以上為光路程序寫入激光控制器。通過本發明提供的激光焊接系統及其激光焊接方法， 能夠自動完成焊接過程，同時，與傳統的由人工進行焊接相比，有效提高了焊接過程的自動化程度及產品的質量，減少了操作者的勞動強度，節約了時間，降低了成本。應當理解的是，本發明的應用不限于上述的舉例，對本領域普通技術人員來說，可以根據上述說明加以改進或變換，所有這些改進和變換都應屬于本發明所附權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種激光焊接系統，其包括激光焊接機器人與用于控制所述激光焊接機器人運行的控制裝置，所述激光焊接機器人與所述控制裝置通信連接，其特征在于，所述激光焊接機器人上設置有一激光焊接裝置，所述控制裝置通過一可編程邏輯控制器與用于固定工件的工件夾具通信連接，所述激光焊接裝置與所述工件夾具相適配，所述可編程邏輯控制器控制所述工件夾具將工件固定，所述激光焊接機器人控制所述激光焊接裝置對工件進行激光焊接。
2.根據權利要求1所述的激光焊接系統，其特征在于，所述激光焊接裝置包括一焊接頭，所述焊接頭通過一水路與冷水機連接，所述冷水機與一光纖激光器相連接，所述光纖激光器通過光纖與所述焊接頭相連接，所述光纖激光器通過氣路與冷卻干燥機相連接，所述冷卻干燥機與空壓機相連接；所述光纖激光器與所述控制裝置通信連接。
3.根據權利要求1所述的激光焊接系統，其特征在于，所述激光焊接機器人與所述控制裝置通過電機供電電纜及 編碼線通信連接。
4.根據權利要求1所述的激光焊接系統，其特征在于，所述激光焊接機器人包括: 初始化模塊，用于對所述激光焊接機器人進行初始化； 零點確認模塊，用于確認所述激光焊接機器人各軸角度、零點是否準確； 地址分配模塊，用于設置所述控制裝置主網絡地址、所述激光焊接機器人從網絡地址，并定義笛卡爾坐標，確定所述激光焊接裝置的坐標； 機器人編程模塊，用于設定所述激光焊接裝置的運動軌跡，設定I/O信號與外界的交互； 通訊模塊，用于與所述可編程邏輯控制器交互信號，指揮所述可編程邏輯控制器控制所述激光焊接裝置進行焊接； 焊接控制模塊，用于根據預先設定的所述激光焊接裝置之運動軌跡控制所述激光焊接裝置和所述工件夾具運動，完成焊接； 所述初始化模塊、所述零點確認模塊、所述地址分配模塊、所述機器人編程模塊、所述通訊模塊與所述焊接控制模塊依次通信連接。
5.一種激光焊接方法，其包括以下步驟: 對激光焊接機器人上電初始化并進行零點校正，確定所述激光焊接機器人在生產線上激光焊接工位中的位置；然后確定激光焊接裝置與工件夾具的工作坐標，控制裝置控制所述激光焊接機器人完成對工件的激光焊接。
6.根據權利要求5所述的激光焊接方法，其特征在于，上述步驟具體的包括: A、初始化模塊對所述激光焊接機器人初始化，然后零點確認模塊確認所述激光焊接機器人各軸角度并同步進行零點校正； B、地址分配模塊設置所述激光焊接機器人與所述控制裝置的網絡地址與所述激光焊接機器人的從網絡地址，使所述激光焊接機器人與所述控制裝置相連接，定義所述工件夾具與所述激光焊接裝置的坐標； C、所述地址分配模塊將所述工件夾具與所述激光焊接裝置的坐標發送至機器人編程模塊，所述機器人編程模塊設定所述激光焊接裝置的運動軌跡，并將所述激光焊接裝置的運動軌跡發送至焊接控制模塊，所述焊接控制模塊根據預先設定之所述激光焊接裝置的運動軌跡控制所述激光焊接裝置對工件進行激光焊接。
7.根據權利要求5所述的激光焊接方法，其特征在于，上述步驟具體的包括: 確定所述激光焊接機器人在生產線上激光焊接工位中的位置； 對所述激光焊接機器人上電并初始化； 對所述激光焊接機器人進行零點校正； 所述激光焊接機器人與所述控制裝置通信連接，并確定所述激光焊接裝置的坐標； 校正預先編程所述激光焊接裝置的運動軌跡與實際運動軌跡的偏差； 確定并優化所述激光焊接裝置的運動軌跡，控制所述激光焊接裝置和所述工件夾具運動完成激光焊接。
全文摘要
本發明公開了一種激光焊接系統及其激光焊接方法，其包括激光焊接機器人與用于控制所述激光焊接機器人運行的控制裝置，所述激光焊接機器人與所述控制裝置通信連接，所述激光焊接機器人上設置有一激光焊接裝置，所述控制裝置通過一可編程邏輯控制器與用于固定工件的工件夾具通信連接，所述激光焊接裝置與所述工件夾具相適配，所述可編程邏輯控制器控制所述工件夾具將工件固定，所述激光焊接機器人控制所述激光焊接裝置對工件進行激光焊接；及其激光焊接方法。能夠自動完成激光焊接過程，完全取代工人進行激光焊接，減少了操作者的勞動強度，使工件焊接的表面光滑整潔，提高了工件焊接處的美觀度。
文檔編號B23K26/42GK103100796SQ20121059684
公開日2013年5月15日 申請日期2012年12月28日 優先權日2012年12月28日
發明者孫麗娜, 肖建明, 劉廣巖, 劉曉波, 黨連寶 申請人:長春大正博凱汽車設備有限公司