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A B B 机器人在激光领域的应用

    作为高柔性、高质量、高生产率象征的机器人激光生产技术，已经越来越多的出现在如汽车、及重工等工业领域。本报告将介绍ABB机器人激光生产技术-包括激光焊接、激光切割及激光跟踪等的特点，及其在不同工业领域的应用。

    1 ABB机器人技术概述

    1.1 高速、机器人运动控制

    ABB开发的TrueMove及QuickMove运动控制系统的改善了高速运动下机器人的精度及速度控制。

    连续焊接及切割应用与搬运、点焊在运动控制的本质上有所不同，是基于连续工艺状态下的动作控制。

    基于前馈伺服控制技术的TrueMove可以改善机器人在高速运动中行走复杂轨迹时的精度，对于操作人员来说——所编即所得，无需再担心机器人高速运动时的行走轨迹与编程轨迹不同。

    基于动力模型控制技术的QuickMove可以控制机器人加减速度及稳定速度，无论对于动作节拍的缩减还是工艺规范的稳定都有至关重要的作用。

    1.2 TCP标定——牛眼

    ABB牛眼技术的使其不仅在弧焊焊枪TCP校正领域应用广泛，也同样适用于激光切割、焊接等各种工具的TCP校正。

    1.3 ABB Robot Studio——高度环境仿真

    ABB自行开发的Robot Studio软件专门用于机器人工作场景仿真。包含I/O模拟、防撞监测、路径生成、程序生成等各种功能，对于三维激光切割等无法由示教完成的生产工艺，均可由Robot Studio代劳。加上ABB Absolute Accuracy坐标系校正系统，可以使模拟结果的误差在0.05mm以内。

    2 针对激光应用的ABB机器人技术

    2.1 激光切割人机界面

    基于激光切割应用开发的人机界面与ABB传统弧焊软件Arcware一样，将切割参数调整、I/O监控及控制等界面植入机器人触摸式示教屏Flexpendant。所有的切割参数及实时状态在示教屏一目了然。

    2 . 2 A d v a n c e d S h a p e T u n i n g a n d W r i s t Move——激光切割

    激光切割之大难点在于倒角和小圆的切割。TrueMove已很好解决了倒角切割时的路径精度问题，而针对小圆切割，ABB开发了Advanced Shape Tuning和Wrist Move两套控制软件。

    Advanced Shape Tuning软件集合了ABB运动控制之精华，其中包含了机器人轴摩擦力补偿功能、ILC（路径循环学习功能）等。

    Wrist Move通过优化路径算法，可以使机器人切割时仅肘（4轴）和腕（5/6轴）运动，以此避免1/2/3轴运动时的摩擦力对小圆切割路径的影响。

    2.3 动态控制—— 激光跟踪

    ABB动态运动控制的另一优势是可以根据实时信号闭环控制机器人行走路径，在激光跟踪场合，这种快反馈的实时路径补偿及偏移得到了广泛的应用。

    3 针对激光应用的ABB工程技术

    3.1 FlexLaser

    FlexLaser是ABB集成能力的集中体现。针对单机、双机、多机以及不同变位机组合，焊接、切割等不同应用，ABB可提供整套工作站解决方案，包含机器人、变位机、工作房、电气、工装等所有内容的交钥匙工程。

    3.2 飞行/远程焊接
    
    机器人远程焊接在各种车身、座椅及零部件上屡见不鲜。ABB机器人与罗芬、通快、Precitec等各厂商的远程焊接头集成案例也已在各地广泛应用。

    4 激光应用案例

    4.1 水泵叶轮焊接——复杂曲面及曲线的激光深熔焊

    传统的水泵叶轮焊接常采用凸焊、钎焊甚至是TI G焊接。这些焊接方或产能低，或强度低，且由于无法满焊而影响了水泵工作效率。而实现其激光焊接则由于其路径复杂、焊缝质量要求高而令多数厂商望而却步。ABB在国内交付了水泵叶轮焊接的整套工作站，无论是系统控制、机器人调试、焊接工艺调整还是工装设计均由ABB完成。

    4.2 座椅靠背焊接——机器人远程/飞行焊接

    汽车后座座椅的靠背焊接焊缝数量多、单个长度小，是应用机器人远程/飞行焊接适合的产品。ABB法国独立开发了一套针对后座靠背的柔性机器人远程激光焊接站，采用分体式工作站设计，可根据客户工艺及产能任意拼装。

    4.3 集成式激光焊接/切割工作站

    该项目是针对某设备的激光焊接及切割。通过精心设计，ABB终采用单机双光路配备换枪机构的方式，以一台机器人实现了焊接、切割双功能，设备精致小巧，且降低了项目成本。

    4.4 铝合金油箱焊接——激光跟踪技术应用

    铝合金油箱由于产品变形大且不易控制，是薄板焊接领域的一大难题。ABB针对激光跟踪开发的一系列软硬件接口在此类项目中得到了实际验证，通过机器人与激光跟踪设备的实时通讯和路径实时补偿，地解决了焊缝不规则偏移时的机器人焊接难题。

    4.5 小圆激光切割

    小圆切割是验证机器人运动控制能力的试金石。无论是水切割、机械切割还是激光切割，也无论是汽车车身、零部件还是内饰， A B B 机器人都以其的切割精度和稳定性而受到广泛应用。官方记录的A B B 机器人在直径6 . 5 m m 的激光小圆切割实验中平均误差小于0 . 1 7 7 m m 。而在某客户现场， 直径5 m m 的小圆切割误差在0.2mm以内。