专利名称：一种激光焊接系统及其激光焊接方法
技术领域：
本发明涉及于汽车制造的焊接系统及焊接其方法，尤其涉及一种激光焊接系统及其激光焊接方法。
背景技术：
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。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，焊接表面粗糙，不美观，其工作效率低下，增加汽车制造成本。因此，现有技术还有待于更进一步的改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种激光焊接系统及其激光焊接方法，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、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。本发明的技术方案如下:—种激光焊接系统，其包括激光焊接机器人与用于控制所述激光焊接机器人运行的控制装置，所述激光焊接机器人与所述控制装置通信连接，其中，所述激光焊接机器人上设置有一激光焊接装置，所述控制装置通过一可编程逻辑控制器与用于固定工件的工件夹具通信连接，所述激光焊接装置与所述工件夹具相适配，所述可编程逻辑控制器控制所述工件夹具将工件固定，所述激光焊接机器人控制所述激光焊接装置对工件进行激光焊接。所述的激光焊接系统，其中，所述激光焊接装置包括一焊接头，所述焊接头通过一水路与冷水机连接，所述冷水机与一光纤激光器相连接，所述光纤激光器通过光纤与所述焊接头相连接，所述光纤激光器通过气路与冷却干燥机相连接，所述冷却干燥机与空压机相连接；所述光纤激光器与所述控制装置通信连接。所述的激光焊接系统，其中，所述激光焊接机器人与所述控制装置通过电机供电电缆及编码线通信连接。所述的激光焊接系统，其中，所述激光焊接机器人包括:
初始化模块，用于对所述激光焊接机器人进行初始化；零点确认模块，用于确认所述激光焊接机器人各轴角度、零点是否准确；地址分配模块，用于设置所述控制装置主网络地址、所述激光焊接机器人从网络地址，并定义笛卡尔坐标，确定所述激光焊接装置的坐标；机器人编程模块，用于设定所述激光焊接装置的运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互；通讯模块，用于与所述可编程逻辑控制器交互信号，指挥所述可编程逻辑控制器控制所述激光焊接装置进行焊接；焊接控制模块，用于根据预先设定的所述激光焊接装置之运动轨迹控制所述激光焊接装置和所述工件夹具运动，完成焊接；所述初始化模块、所述零点确认模块、所述地址分配模块、所述机器人编程模块、所述通讯模块与所述焊接控制模块依次通信连接。一种激光焊接方法，其包括以下步骤:对激光焊接机器人上电初始化并进行零点校正，确定所述激光焊接机器人在生产线上激光焊接工位中的位置；然后确定激光焊接装置与工件夹具的工作坐标，控制装置控制所述激光焊接机器人完成对工件的激光焊接。所述的激光焊接方法，其中，上述步骤具体的包括:A、初始化模块对所述激光焊接机器人初始化，然后零点确认模块确认所述激光焊接机器人各轴角度并同步进行零点校正；B、地址分配模块设置所述激光焊接机器人与所述控制装置的网络地址与所述激光焊接机器人的从网络地址，使所述激光焊接机器人与所述控制装置相连接，定义所述工件夹具与所述激光焊接装置的坐标；C、所述地址分配模块将所述工件夹具与所述激光焊接装置的坐标发送至机器人编程模块，所述机器人编程模块设定所述激光焊接装置的运动轨迹，并将所述激光焊接装置的运动轨迹发送至焊接控制模块，所述焊接控制模块根据预先设定之所述激光焊接装置的运动轨迹控制所述激光焊接装置对工件进行激光焊接。所述的激光焊接方法，其中，上述步骤具体的包括:确定所述激光焊接机器人在生产线上激光焊接工位中的位置；对所述激光焊接机器人上电并初始化；对所述激光焊接机器人进行零点校正；所述激光焊接机器人与所述控制装置通信连接，并确定所述激光焊接装置的坐标；校正预先编程所述激光焊接装置的运动轨迹与实际运动轨迹的偏差；确定并优化所述激光焊接装置的运动轨迹，控制所述激光焊接装置和所述工件夹具运动完成激光焊接。本发明提供的一种激光焊接系统及其激光焊接方法，采用其激光焊接机器人、控制装置、激光焊接装置、工件夹具与可编程逻辑控制器的机构模式，能够自动完成激光焊接过程，完全取代工人进行激光焊接，与传统的由人工进行焊接相比，有效提高了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，并且通过激光焊接，使工件焊接的表面光滑整洁，提高了工件焊接处的美观度。
图1为本发明中激光焊接系统的结构示意图；图2为本发明中激光焊接机器人的结构示意图；图3为本发明中激光焊接系统一实施例的结构示意图；图4是本发明中激光焊接方法的流程示意图。
具体实施例方式本发明提供了 一种激光焊接系统及其激光焊接方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明提供了一种激光焊接系统，如图1所示的，其包括激光焊接机器人I与用于控制所述激光焊接机器人I运行的控制装置2，所述激光焊接机器人I与所述控制装置2通信连接，所述控制装置2可以采用微处理器等技术手段，所述激光焊接机器人I上设置有一激光焊接装置3，所述控制装置2通过一可编程逻辑控制器4与用于固定工件的工件夹具5通信连接，所述激光焊接装置3与所述工件夹具5相适配，所述可编程逻辑控制器4控制所述工件夹具5将工件固定，所述激光焊接机器人I控制所述激光焊接装置3对工件进行激光焊接。并且所述激光焊接机器人I与所述控制装置2通过电机供电电缆及编码线通信连接，降低了本发明的制造成本。更进一步的，如图3所示的，所述激光焊接装置3包括一焊接头6，所述焊接头6通过一水路与冷水机7连接，所述冷水机7与一光纤激光器8相连接，所述光纤激光器8通过光纤与所述焊接头6相连接，所述光纤激光器8通过气路与冷却干燥机9相连接，所述冷却干燥机9与空压机10相连接；所述光纤激光器8与所述控制装置2通信连接。边焊接对应工件，边冷却工件表面，使工件表面更光滑整洁，提高了工件焊接处的美观度。在本发明的另一较佳实施例中，如图2所示的，所述激光焊接机器人I包括:初始化模块11，用于对所述激光焊接机器人进行初始化；零点确认模块12，用于确认所述激光焊接机器人各轴角度、零点是否准确；地址分配模块13，用于设置所述控制装置主网络地址、所述激光焊接机器人从网络地址，并定义笛卡尔坐标，确定所述激光焊接装置的坐标；机器人编程模块14，用于设定所述激光焊接装置的运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互；通讯模块15，用于与所述可编程逻辑控制器交互信号，指挥所述可编程逻辑控制器控制所述激光焊接装置进行焊接；焊接控制模块16，用于根据预先设定的所述激光焊接装置之运动轨迹控制所述激光焊接装置和所述工件夹具运动，完成焊接；所述初始化模块11、所述零点确认模块12、所述地址分配模块13、所述机器人编程模块14、所述通讯模块15与所述焊接控制模块16依次通信连接，使所述激光焊接机器人I运行更流畅。
本发明还提供了一种激光焊接方法，如图4所示的，其包括以下步骤:步骤101:对激光焊接机器人I上电初始化并进行零点校正，确定所述激光焊接机器人I在生产线上的激光焊接工位中的位置；然后确定激光焊接装置3与工件夹具5的工作坐标，控制装置2控制所述激光焊接机器人I完成对工件的激光焊接。本发明使所述激光焊接机器人I具有生命功能的空间三维坐标，可以灵活的运动到空间的每一点，处理所述激光焊接机器人I所有的信息反馈并作出反应，使整个控制系统更加方便、灵活，能够自动完成激光焊接过程，降低了对工人操作技术的要求，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。在本发明的另一较佳实施例中，所述步骤101具体的包括:初始化模块11对所述激光焊接机器人I初始化，然后零点确认模块12确认所述激光焊接机器人I各轴角度并同步进行零点校正；然后地址分配模块13设置所述激光焊接机器人I与所述控制装置2的网络地址与所述激光焊接机器人I的从网络地址，使所述激光焊接机器人I与所述控制装置2相连接，定义所述工件夹具5与所述激光焊接装置3的坐标；最后所述地址分配模块13将所述工件夹具5与所述激光焊接装置3的坐标发送至机器人编程模块14，所述机器人编程模块14设定所述激光焊接装置3的运动轨迹，并将所述激光焊接装置3的运动轨迹发送至焊接控制模块16，所述焊接控制模块16根据预先设定之所述激光焊接装置3的运动轨迹控制所述激光焊接装置3对工件进行激光焊接。为了更进一步的描述本发明，以下列举更详尽的实施例，其具体的包括:确定所述激光焊接机器人I在生产线上激光焊接工位中的位置；对所述激光焊接机器人I上电并初始化；对所述激光焊接机器人I进行零点校正；所述激光焊接机器人I与所述控制装置2通信连接，并确定所述激光焊接装置3的坐标；校正预先编程所述激光焊接装置3的运动轨迹与实际运动轨迹的偏差；确定并优化所述激光焊接装置3的运动轨迹，控制所述激光焊接装置3和所述工件夹具5运动完成激光焊接。其更为具体的，下面提供一段对所述激光焊接机器人I所编译的激光焊接程序，来解释上述功能是如何实现的，应当理解的是，可以采用其他形式的代码来实现，不限于所述举例。激光焊初始化:WAIT ((DI [237] AND DI [238] OR !F[134]) AND (DI [15]));等待机器人原位，送丝设备准备好
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]);
以上为将程序号写入激光控制器
DO [328]= (OFF);关闭斜坡程序
D0[305]= (OFF);关闭激光报警灯
D0[308]= (OFF);激光分配关闭DO [309] = (OFF);激光无故障D0[310] = (OFF);普通报警关闭D0[311] = (OFF);系统逻辑卡关闭DO [312] = (OFF);置入出口关闭DO[313] = (OFF);置入出口关闭DO [315] = (OFF);程序未中断DO [316] = (OFF);程序结束
IF (!DI [14]) ,CALL MAKR0142 ;判断是否需要激活激光控制器启动激光控制器:
DO [320] = (ON);外部控制DO [318] = (ON);激光打开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，激光准备好，激 光打开，外部控制激活，
M[9] = (DI [237] AND DI [238] OR !F[134]);定义M9 状态 WAIT (Μ [9]);
WAIT (F[499] OR !D0 [12]);等待自动状态WAIT (M[l] AND M[9]);等待安全状态
M[8] = (DI [329] OR DI [330] OR DI [331] OR DI [332] OR DI [333]); 定义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]);定义M9,激光程序号
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， 激光准备好，激光打开，外部
WAIT (Μ[8] AND M[9]);等待确认光路程序，激光程序号 M [8] = (OFF);复位 M8 值 M [9] = (OFF);复位 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]);
以上为将程序号写入激光控制器DO[65] = (DI [329]);
D0[66] = (DI [330]);
D0[67] = (DI [331]);
以上为光路程序写入控制装置2D0[81] = (DI [361]);
DO[82] = (DI [362]);
DO[83] = (DI [363]);
DO[84] = (DI [364]);
以上为激光程序号写入控制装置2D0[329] = (DI [329]);
D0[330] = (DI [330]);
DO[331] = (DI [331]);以上为光路程序写入激光控制器。通过本发明提供的激光焊接系统及其激光焊接方法， 能够自动完成焊接过程，同时，与传统的由人工进行焊接相比，有效提高了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，降低了成本。应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种激光焊接系统，其包括激光焊接机器人与用于控制所述激光焊接机器人运行的控制装置，所述激光焊接机器人与所述控制装置通信连接，其特征在于，所述激光焊接机器人上设置有一激光焊接装置，所述控制装置通过一可编程逻辑控制器与用于固定工件的工件夹具通信连接，所述激光焊接装置与所述工件夹具相适配，所述可编程逻辑控制器控制所述工件夹具将工件固定，所述激光焊接机器人控制所述激光焊接装置对工件进行激光焊接。
2.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述激光焊接装置包括一焊接头，所述焊接头通过一水路与冷水机连接，所述冷水机与一光纤激光器相连接，所述光纤激光器通过光纤与所述焊接头相连接，所述光纤激光器通过气路与冷却干燥机相连接，所述冷却干燥机与空压机相连接；所述光纤激光器与所述控制装置通信连接。
3.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述激光焊接机器人与所述控制装置通过电机供电电缆及 编码线通信连接。
4.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述激光焊接机器人包括: 初始化模块，用于对所述激光焊接机器人进行初始化； 零点确认模块，用于确认所述激光焊接机器人各轴角度、零点是否准确； 地址分配模块，用于设置所述控制装置主网络地址、所述激光焊接机器人从网络地址，并定义笛卡尔坐标，确定所述激光焊接装置的坐标； 机器人编程模块，用于设定所述激光焊接装置的运动轨迹，设定I/O信号与外界的交互； 通讯模块，用于与所述可编程逻辑控制器交互信号，指挥所述可编程逻辑控制器控制所述激光焊接装置进行焊接； 焊接控制模块，用于根据预先设定的所述激光焊接装置之运动轨迹控制所述激光焊接装置和所述工件夹具运动，完成焊接； 所述初始化模块、所述零点确认模块、所述地址分配模块、所述机器人编程模块、所述通讯模块与所述焊接控制模块依次通信连接。
5.一种激光焊接方法，其包括以下步骤: 对激光焊接机器人上电初始化并进行零点校正，确定所述激光焊接机器人在生产线上激光焊接工位中的位置；然后确定激光焊接装置与工件夹具的工作坐标，控制装置控制所述激光焊接机器人完成对工件的激光焊接。
6.根据权利要求5所述的激光焊接方法，其特征在于，上述步骤具体的包括: A、初始化模块对所述激光焊接机器人初始化，然后零点确认模块确认所述激光焊接机器人各轴角度并同步进行零点校正； B、地址分配模块设置所述激光焊接机器人与所述控制装置的网络地址与所述激光焊接机器人的从网络地址，使所述激光焊接机器人与所述控制装置相连接，定义所述工件夹具与所述激光焊接装置的坐标； C、所述地址分配模块将所述工件夹具与所述激光焊接装置的坐标发送至机器人编程模块，所述机器人编程模块设定所述激光焊接装置的运动轨迹，并将所述激光焊接装置的运动轨迹发送至焊接控制模块，所述焊接控制模块根据预先设定之所述激光焊接装置的运动轨迹控制所述激光焊接装置对工件进行激光焊接。
7.根据权利要求5所述的激光焊接方法，其特征在于，上述步骤具体的包括: 确定所述激光焊接机器人在生产线上激光焊接工位中的位置； 对所述激光焊接机器人上电并初始化； 对所述激光焊接机器人进行零点校正； 所述激光焊接机器人与所述控制装置通信连接，并确定所述激光焊接装置的坐标； 校正预先编程所述激光焊接装置的运动轨迹与实际运动轨迹的偏差； 确定并优化所述激光焊接装置的运动轨迹，控制所述激光焊接装置和所述工件夹具运动完成激光焊接。
全文摘要
本发明公开了一种激光焊接系统及其激光焊接方法，其包括激光焊接机器人与用于控制所述激光焊接机器人运行的控制装置，所述激光焊接机器人与所述控制装置通信连接，所述激光焊接机器人上设置有一激光焊接装置，所述控制装置通过一可编程逻辑控制器与用于固定工件的工件夹具通信连接，所述激光焊接装置与所述工件夹具相适配，所述可编程逻辑控制器控制所述工件夹具将工件固定，所述激光焊接机器人控制所述激光焊接装置对工件进行激光焊接；及其激光焊接方法。能够自动完成激光焊接过程，完全取代工人进行激光焊接，减少了操作者的劳动强度，使工件焊接的表面光滑整洁，提高了工件焊接处的美观度。
文档编号B23K26/42GK103100796SQ20121059684
公开日2013年5月15日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者孙丽娜, 肖建明, 刘广岩, 刘晓波, 党连宝 申请人:长春大正博凯汽车设备有限公司