[发明专利]一种闭合曲线的激光加工系统

说明书

技术领域

本发明涉及激光加工技术领域，更具体地，本发明涉及一种闭合曲线的激光加工系统。

背景技术

目前用于焊接零件的闭合曲线的激光加工系统主要是针对专门零件的加工装置，存在普适性不强的问题。在发明名称为“用于圆形加工件焊接的激光焊接设备，包含第一反射面绕中心轴旋转的光学系统”的欧洲专利EP1477264-A1中的激光加工装置，可以进行焊接、切割、打孔等加工，所述装置依靠光学系统中反射面的旋转来实现圆形轨迹焊接。在发明名称为“电机轴焊接方法，包括将不锈钢轴压入镍金属圆盘，旋转圆盘并用激光照射圆盘与轴的接缝处”的日本专利JP2004090030-A中的焊接方法，通过下部圆盘独立的转动来实现圆形轨迹的焊接。在发明名称为“用于工件圆周路径加工的设备”的美国专利US4143261中的激光焊接装置，可以通过工具手段完成圆周或椭圆轨迹的焊接。上述专利中，欧洲专利EP1477264-A1是通过光学系统的旋转实现圆形轨迹的焊接，存在光路复杂且光束传输装置运动方式受限制等问题；日本专利JP2004090030-A的圆形轨迹焊接实际上仍是在二维平面上的焊接，应为范围较窄；美国专利US4143261虽然通过增加工作台来完成圆周轨迹焊接，但激光加工头运动范围都受限制，而且当圆形轨迹在空间三维变化时，难以做出应变。

综上所述，由于现有闭合曲线激光加工技术的不足，目前闭合曲线的加工只能用于某一特定领域，对闭合曲线焊缝的加工还只局限于空间固定位姿，限制了闭合曲线激光加工的应用。

发明内容

为克服现有闭合曲线激光加工系统中的位姿受限、普适性差的缺陷，本发明提出了一种闭合曲线激光加工系统。

一种闭合曲线激光加工系统，包括：

旋转工作台，所述旋转工作台包括夹具和电机，并且所述旋转工作台可以为待加工零件提供旋转运动；

激光器和激光焊接头，所述激光焊接头与所述激光器形成光路连接，激光通过所述激光器传输到所述激光焊接头，从所述激光焊接头输出；

机器人本体，所述机器人本体带有电机，所述机器人本体用于承载所述激光焊接头；

控制装置，所述控制装置协调控制所述激光器、所述机器人本体和所述旋转工作台，对所述待焊接零件的闭合曲线进行加工；

其中，所述旋转工作台的所述夹具用于夹持待加工零件，所述夹具将待加工零件固定并使待加工零件焊缝轴线保持水平，所述夹具和所述电机相连，所述电机在所述控制装置的控制下带动所述夹具旋转，为待加工零件提供顺时针或者逆时针的水平旋转运动。

其中，所述控制装置包括激光器控制单元、旋转工作台控制单元、机器人运动控制单元和协调控制单元。

其中，所述机器人本体为5自由度框架式机器人。

其中，所述旋转工作台的夹具通过轴与所述电机相连。

其中，所述激光器控制单元与所述激光器连接，控制所述激光器的激光功率和波形。

其中，所述机器人运动控制单元包括运动控制器，所述运动控制器控制所述电机，通过所述电机带动所述机器人本体运动；并且，所述机器人运动控制单元反馈机器人的运动控制和状态信息。

其中，所述旋转工作台运动控制单元包括运动控制器、伺服放大器、光电隔离器和通用输入/输出接口；其中，运动控制器通过伺服放大器与旋转工作台相连，控制旋转工作台的电机的转动；运动控制器通过一个光电隔离器连接到通用输入/输出接口，存储旋转工作台的状态信息；并且，旋转工作台控制单元反馈旋转工作台的诸如位置、速度的运动控制和状态信息。

其中，所述协调控制单元分别与所述激光器控制单元、所述机器人运动控制单元和所述旋转台控制单元连接，实时接收所述旋转工作台、所述机器人本体和所述激光器的状态反馈信息，发出控制命令。

其中，所述机器人由所述电机带动可以沿水平方向左右移动、沿垂直方向上下移动，并且所述机器人具有绕水平方向和垂直方向转动的机械臂。

其中，所述协调控制单元包括收发机器人信号单元、收发激光器信号单元、收发旋转工作台信号单元和信号协调处理单元，所述协调控制单元还包括用于操作者与所述系统进行交互的人机交互单元。

其中，在开始加工时，所述控制装置通过所述协调控制单元的控制，使所述机器人本体带动所述激光焊接头移动到加工开始的位置，所述机器人到位后，反馈到位信号给所述控制装置。

其中，所述控制装置通过所述协调控制单元，使所述旋转工作台带动待加工的零件转动，达到匀速后，反馈速度到达信号给所述控制装置，所述控制装置控制所述激光器射出激光。