一、激光加工機器人簡介

　　1、激光加工機器人組成

　　機器人是高度柔性加工系統(tǒng)，所以要求激光器必須具有高度的柔性，目前都選擇可光纖傳輸?shù)募す馄鳌Ｖ悄芑す饧庸C器人主要由以下幾大部分組成：

　　1）高功率可光纖傳輸激光器；

　　2）光纖耦合和傳輸系統(tǒng)；

　　3）激光光束變換光學(xué)系統(tǒng)；

　　4）六自由度機器人本體；

　　5）機器人數(shù)字控制系統(tǒng)（控制器、示教盒）；

　　6）計算機離線編程系統(tǒng)（計算機、軟件）；

　　7）機器視覺系統(tǒng)；

　　8）激光加工頭；

　　9）材料進給系統(tǒng)（高壓氣體、送絲機、送粉器）；

　　10）激光加工工作臺。

　　激光熔覆機器人組成示意圖

　　2、激光加工機器人工作原理

　　從高功率激光器發(fā)出的激光，經(jīng)光纖耦合傳輸?shù)郊す夤馐儞Q光學(xué)系統(tǒng)，光束經(jīng)過整形聚焦后進入激光加工頭。根據(jù)用途不同（切割、焊接、熔覆）選擇不同的激光加工頭，配用不同的材料進給系統(tǒng)（高壓氣體、送絲機、送粉器）。激光加工頭裝于六自由度機器人本體手臂末端，如圖2所示。激光加工頭的運動軌跡和激光加工參數(shù)是由機器人數(shù)字控制系統(tǒng)提供指令進行的。先由激光加工操作人員在機器人示教盒上進行示教編程或在計算機上進行離線編程。材料進給系統(tǒng)將材料（高壓氣體、金屬絲、金屬粉末）與激光同步輸入到激光加工頭，高功率激光與進給材料同步作用完成加工任務(wù)。機器視覺系統(tǒng)對加工區(qū)檢測，檢測信號反饋至機器人控制系統(tǒng)，從而實現(xiàn)加工過程的適時控制。

　　激光加工頭與機器人手臂末端連接示意圖

　　3、激光加工機器人類型

　　激光加工機器人是光機電一體化的復(fù)雜系統(tǒng)，可以按機械結(jié)構(gòu)、用途、控制等進行許多種分類。

　　按機器人機械結(jié)構(gòu)分，目前激光加工機器人主要有兩種類型：框架式機器人和關(guān)節(jié)式機器人。

　　框架式激光加工機器人：這種機器人主要由三坐標(biāo)高精度龍門框架、數(shù)字控制系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)、高功率激光器、傳輸光纖、三自由度旋轉(zhuǎn)光束頭和檢測系統(tǒng)組成。這種機器人具有加工范圍大，加工精度高等特點。適合各種編程和系統(tǒng)集成，至少可實現(xiàn)六坐標(biāo)加工，即3D直線運動坐標(biāo)（X，Y，Z）和3D轉(zhuǎn)動坐標(biāo)（θ，φ，ψ）。所有坐標(biāo)軸的驅(qū)動均采用交流伺服電機、直線滾動導(dǎo)軌、滾珠絲杠螺母副等。這種機器人可靠性高，但造價也高。