A B B 機器人在激光領域的應用

    作為高柔性、高質量、高生產率象徵的機器人激光生產技術，已經越來越多的出現在如汽車、及重工等工業領域。本報告將介紹ABB機器人激光生產技術-包括激光焊接、激光切割及激光跟蹤等的特點，及其在不同工業領域的應用。

    1 ABB機器人技術概述

    1.1 高速、機器人運動控制

    ABB開發的TrueMove及QuickMove運動控制係統的改善了高速運動下機器人的精度及速度控制。

    連續焊接及切割應用與搬運、點焊在運動控制的本質上有所不同，是基於連續工藝狀態下的動作控制。

    基於前饋伺服控制技術的TrueMove可以改善機器人在高速運動中行走復雜軌跡時的精度，對於操作人員來說——所編即所得，無需再擔心機器人高速運動時的行走軌跡與編程軌跡不同。

    基於動力模型控制技術的QuickMove可以控制機器人加減速度及穩定速度，無論對於動作節拍的縮減還是工藝規範的穩定都有至關重要的作用。

    1.2 TCP標定——牛眼

    ABB牛眼技術的使其不僅在弧焊焊槍TCP校正領域應用廣泛，也同樣適用於激光切割、焊接等各種工具的TCP校正。

    1.3 ABB Robot Studio——高度環境倣真

    ABB自行開發的Robot Studio軟件專門用於機器人工作場景倣真。包含I/O模擬、防撞監測、路徑生成、程序生成等各種功能，對於三維激光切割等無法由示教完成的生產工藝，均可由Robot Studio代勞。加上ABB Absolute Accuracy坐標係校正係統，可以使模擬結果的誤差在0.05mm以內。

    2 針對激光應用的ABB機器人技術

    2.1 激光切割人機界面

    基於激光切割應用開發的人機界面與ABB傳統弧焊軟件Arcware一樣，將切割參數調整、I/O監控及控制等界面植入機器人觸摸式示教屏Flexpendant。所有的切割參數及實時狀態在示教屏一目了然。

    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

    激光切割之大難點在於倒角和小圓的切割。TrueMove已很好解決了倒角切割時的路徑精度問題，而針對小圓切割，ABB開發了Advanced Shape Tuning和Wrist Move兩套控制軟件。

    Advanced Shape Tuning軟件集合了ABB運動控制之精華，其中包含了機器人軸摩擦力補償功能、ILC（路徑循環學習功能）等。

    Wrist Move通過優化路徑算法，可以使機器人切割時僅肘（4軸）和腕（5/6軸）運動，以此避免1/2/3軸運動時的摩擦力對小圓切割路徑的影響。

    2.3 動態控制—— 激光跟蹤

    ABB動態運動控制的另一優勢是可以根據實時信號閉環控制機器人行走路徑，在激光跟蹤場合，這種快反饋的實時路徑補償及偏移得到了廣泛的應用。

    3 針對激光應用的ABB工程技術

    3.1 FlexLaser

    FlexLaser是ABB集成能力的集中體現。針對單機、雙機、多機以及不同變位機組合，焊接、切割等不同應用，ABB可提供整套工作站解決方案，包含機器人、變位機、工作房、電氣、工裝等所有內容的交鑰匙工程。

    3.2 飛行/遠程焊接
    
    機器人遠程焊接在各種車身、座椅及零部件上屢見不鮮。ABB機器人與羅芬、通快、Precitec等各廠商的遠程焊接頭集成案例也已在各地廣泛應用。

    4 激光應用案例

    4.1 水泵葉輪焊接——復雜曲面及曲線的激光深熔焊

    傳統的水泵葉輪焊接常採用凸焊、釬焊甚至是TI G焊接。這些焊接方或產能低，或強度低，且由於無法滿焊而影響了水泵工作效率。而實現其激光焊接則由於其路徑復雜、焊縫質量要求高而令多數廠商望而卻步。ABB在國內交付了水泵葉輪焊接的整套工作站，無論是係統控制、機器人調試、焊接工藝調整還是工裝設計均由ABB完成。

    4.2 座椅靠背焊接——機器人遠程/飛行焊接

    汽車後座座椅的靠背焊接焊縫數量多、單個長度小，是應用機器人遠程/飛行焊接適合的產品。ABB法國獨立開發了一套針對後座靠背的柔性機器人遠程激光焊接站，採用分體式工作站設計，可根據客戶工藝及產能任意拼裝。

    4.3 集成式激光焊接/切割工作站

    該項目是針對某設備的激光焊接及切割。通過精心設計，ABB終採用單機雙光路配備換槍機構的方式，以一臺機器人實現了焊接、切割雙功能，設備精致小巧，且降低了項目成本。

    4.4 鋁合金油箱焊接——激光跟蹤技術應用

    鋁合金油箱由於產品變形大且不易控制，是薄板焊接領域的一大難題。ABB針對激光跟蹤開發的一係列軟硬件接口在此類項目中得到了實際驗證，通過機器人與激光跟蹤設備的實時通訊和路徑實時補償，地解決了焊縫不規則偏移時的機器人焊接難題。

    4.5 小圓激光切割

    小圓切割是驗證機器人運動控制能力的試金石。無論是水切割、機械切割還是激光切割，也無論是汽車車身、零部件還是內飾， A B B 機器人都以其的切割精度和穩定性而受到廣泛應用。官方記錄的A B B 機器人在直徑6 . 5 m m 的激光小圓切割實驗中平均誤差小於0 . 1 7 7 m m 。而在某客戶現場， 直徑5 m m 的小圓切割誤差在0.2mm以內。
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