[发明专利]机器人激光钎焊/焊接操作的自适应控制

说明书

本发明公开了机器人激光钎焊/焊接操作的自适应控制。所述方法包括：提供软件程序来产生机器人操作期间可执行的工艺信号，包括一个或多个执行命令。设置第一信号值信道以控制机器人的至少一个工艺参数，其中第一信号值信道经受第一时间延迟。通过考虑关于一个或多个执行命令的第一时间延迟将所述第一信号值信道的执行定时与所述一个或多个执行命令同步。运行软件程序以产生工艺信号以及响应于所同步的执行命令的执行定时操作机器人。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年3月29日提交的美国临时专利申请序列号61/806,433的权益，并且还要求于2013年4月4日提交的美国临时专利申请序列号61/808,328的权益。

技术领域

本发明涉及机器人控制，并且更具体地，本发明专用于机器人激光钎焊/焊接操作的自适应控制。

背景技术

现在由于机器人激光钎焊/焊接的高精度、低热变形和高效率，其在汽车制造行业中变得越来越流行。很多汽车OEM厂商已经开始使用机器人激光钎焊/焊接以制造车顶和行李箱盖，尤其是铝焊接。

当前的机器人激光钎焊/焊接工具使用软件程序以产生诸如至送丝设备的命令送丝速度和开始送丝的工艺（处理）信号和诸如至激光束发生器的命令激光功率和激光发射的工艺信号。所有这些信号经由起弧（Arc Start）和收弧（Arc End）指令来控制。当前软件没有足够的信号定时调节能力，以满足对激光钎焊/焊接工艺的要求。因为诸如送丝速度和激光功率的工艺参数总是基于在焊接进度中指定的命令值，并不适应于通常在工具中心点（TCP）上测量的实际的工具速度，所以这样的工艺不是最佳的。作为非限制性实例，当送丝速度基于命令值时，在激光功率改变期间难以同步激光功率与送丝速度之间的定时控制。

机器人激光钎焊/焊接应用因此需要灵活和准确的定时同步控制各种第三方设备和工艺参数，如激光功率，气流量，线温度和送丝速度。可接受的激光钎焊/焊接性能进一步要求自适应控制工艺参数。特别地，可接受的激光钎焊/焊接性能要求可以关于实际的焊接速度独立控制工艺参数。

例如，在拐角运动期间，焊接工具在拐角区域的实际移动速度可基本低于命令的速度。类似地，在工具运动开始和结束期间、以及在方向改变期间和在速度改变期间，焊接工具经受引起机器人焊接工具的实际移动速度改变的加速或减速。为了补偿，焊接参数必须基于实际的焊接速度动态地更新以确保激光焊接质量。在机器人焊接工具的加速或减速期间，人们期望在激光钎焊/焊接操作的开始或结束时基于实际的机器人加速或减速为工艺参数提供独立的斜坡控制。将钎焊/焊接工艺参数自适应于焊接速度的能力在其中激光能够快速地在被焊接的材料中切孔或馈送比所需更多的焊丝的激光应用中至关重要。不具有自适应能力，焊接进度的开发、编程和验证是繁琐、耗时的和困难的。

人们期望提供以下一种激光钎焊/焊接系统和方法，其中相对于实际焊接速度独立地控制工艺参数。人们还期望提供以下一种激光钎焊/焊接系统和方法，其中工艺参数自适应于实际工具中心点速度。

发明内容

根据本发明，已经令人惊讶地发现了以下一种激光钎焊/焊接系统和方法，其中，相对于实际焊接速度独立地控制工艺参数，以及其中，工艺参数自适应于实际工具中心点速度。

在一个实施方式中，提供了一种用于由机器人的机器人操作的自适应控制方法。设置软件程序以在机器人操作期间产生被机器人可执行的工艺信号，包括一个或多个执行命令。第一信号值信道针对机器人的至少一个控制工艺参数而设置，其中，第一信号值信道经受第一时间延迟。通过考虑关于一个或多个执行命令的第一时间延迟将第一信号值信道的执行定时与一个或多个执行命令同步。运行软件程序以产生工艺信号并且响应所同步的执行命令的执行定时来操作机器人。

在一个实施方式中，当接收到一个或多个执行命令时，第一信号值信道的执行定时延迟了第一时间延迟的量。