激光焊接技术及焊接机器人简介

激光焊接机器人焊缝跟踪控制方法陈智龙120160033摘要：当前激光焊接机器人在实际的工业生产中应用的越来越广泛，在汽车制造业以及其他机器制造业激光焊接机器人在生产中的作用也越来越大。

如何提高焊接机器人的焊缝精度问题以及控制焊缝轨迹已成为激光焊接机器人发展的首要难题。

关键词：激光焊接机器人；焊缝轨迹；控制0引言激光作为焊接和切割的新手段应用于工业制造，具有很大发展潜力。

在国际汽车工业领域，激光加工技术已广泛得到了应用，激光切割与焊接逐渐成为标准的汽车车身生产工艺．国内也已积极推广应用，但目前主要还是以引进成套激光加工设备为主，用于激光钎焊、激光渗透焊、激光对接焊、白车身激光三维切割和激光金属零件表面热处理［1]。

由于成本考虑，有些汽车厂家则直接进口国外激光加工的零部件．为提升我国汽车制造的技术能力,我们应依靠国内技术能力,自主创新,在更广范围和更深层次上，加快激光加工在制造业的应用发展．车身在整车制造中占有重要地位，不仅车身成本占整车的40%~50﹪，而且对汽车安全、节能、环保和快速换型有重要影响。

人口老龄化不断逼近，各制造业工厂着手进行技术改造工程设计，采用了许多工业机器人，以提高生产线的柔性程度为基础,为制造厂家提供了生产产品多样化，更新转型的可能性．以上汽大众汽车车身生产车间为例，机器人能独立完成工件的移动搬运、输送、组装夹紧定位，可完成工件的点焊、弧焊、激光焊、打磨、滚边、涂胶等工作．有的工位上把上件、夹具、工具以机器人为中心布置，以便机器人能完成多个工序,实现多品种、不同批量的生产自动化．采用机器人使焊接生产线更具柔性化、自动化，使多种车身成品可在一条车身装焊生产线上制造,实现多车型混线生产．因此，焊接生产线必须很容易地因产品结构、外形的改变而改变，具有较高的柔性程度［2].由于柔性车身焊接生产线可以适应汽车多品种生产及换型的需要，是汽车车身制造自动化的必然趋势,特别是进入上世纪90年代以后,各大汽车厂家都在考虑车身焊接生产线柔性化。

激光焊接技术原理及工艺分析
激光焊接技术是一种高精密性焊接技术，其原理是利用高能量激光束对焊接材料进行
熔化并加热，使其达到熔化状态，然后使母材和焊材熔合，形成焊缝。

激光焊接技术具有
焊缝小、熔化深度浅、热影响区小、熔池凝固速度快、焊接速度快、成形美观等优点。

激光焊接工艺主要包括焊缝设计、焊接参数选择、设备调试、工艺控制等几个方面。

焊缝设计需要根据焊接材料的性质和焊接要求来确定焊缝的形状和尺寸。

焊接参数的选择
包括激光功率、焊缝速度、焊接气体种类和流量等，需要根据材料特性和焊接要求进行选择。

设备调试主要包括激光器的调试和光束传输系统的调试等。

工艺控制主要包括工件定位、焊接过程中的温度控制和焊接质量的检测等。

激光焊接工艺有很多种，其中比较常用的是峰值功率调制焊接、脉冲时间调制焊接和
连续波焊接等。

峰值功率调制焊接是在一定时间内增加激光功率，使焊接材料快速熔化和
凝固，从而实现焊接。

脉冲时间调制焊接是通过调节激光脉冲时间和脉冲频率，实现焊接
材料的熔化和凝固。

连续波焊接则是将激光束连续发射，通过控制焊接速度和功率，实现
材料融化和凝固。

激光焊接技术在飞机、船舶、汽车、机器人以及电子设备等领域的应用越来越广泛。

它不仅可以替代传统的焊接工艺，在提高焊接质量的同时，也能够提高生产效率和生产率。

未来，激光焊接技术有望进一步发展，成为高精度微观加工和大型结构焊接等领域的重要
工艺。

焊接机器人文献综述关节机器人对基于视觉反馈控制的激光焊接的焊缝追踪摘要：激光焊接对于机器人轨迹精度有相当高的要求。

为了提高机器人激光焊接时的动态轨迹精度，人们基于立体视觉反馈控制的原理提出一种新的三维焊缝追踪的方法。

这种方法建立了一种可视反馈控制系统，在该系统中有两个集中于一点的相机被安装在工业机器人的后面。

人们建造了一种具有坐标系统的工具以便把机器人最终环节的位置转移到该工具上。

人们提出了一种GPI 转移方法，这种方法是利用双目望远镜可视技术和一种逐行选配的修改法则来计算激光焦点和焊缝的位置，它使得激光焦点和焊缝之间的动态轨迹错误可以计算出来。

人们最终控制机器人的移动，并且在机器人运动学的基础上尽可能减少运动轨迹的错误。

实验结果表明，这种方法能有效改善用于激光焊接的工业机器人的运动轨迹的精度。

关键词：工业机器人，视觉反馈，焊缝跟踪，轨迹精度。

1 引言目前，卖给客户的关节机器人仅仅能够保证位置精度而不能保证运动轨迹。

然而，随着制造加工业的发展，一些高速和高精度的工作，例如激光焊接和切割，对轨迹精度有十分高的要求。

此外，在严格地结构化环境下目前的工业仅能够在预定的命令下移动，这限制了他们的应用范围。

人们提出了许多研究计划来改善机器人在人们所认识的环境下的能力。

作为一个重要的测量方法，视觉对改善工业机器人在人们所认识的不同的环境下的能力起着重要作用。

参照文献［1］，人们以位置为基础建造了一种具有可视伺服系统的工业机器人，并且提出了一种运算法则，当事先知道物体一些特征点的距离时，利用这种法则就可以用一台照相机估计出物体的位置和外形。

参照文献［2］，基于eye-in-hand的可视伺服结构，物体的平面移动轨迹实现了一种eye-on-object的方法。

参照文献［3］，有这样一个问题：机器人最终环节的真实位置与人们用空间路径规划和图像基础控制的方法所预期的位置相差很远。

参照文献［4］，人们开发了一种工业火焰跟踪系统来切割视觉上的平面图形。

激光焊接工艺参数讲解激光焊接工艺是一种使用高能量激光束将材料熔化并连接在一起的焊接技术。

它具有高能量密度、狭窄热影响区、快速熔化和凝固速度等优点，已广泛应用于航空航天、汽车制造、电子设备等领域。

在激光焊接过程中，工艺参数的选择对焊缝质量和焊接效率有着重要影响。

下面将详细介绍几个关键的激光焊接工艺参数。

1.激光功率：激光功率是指激光器输出的功率，也是激光焊接中最为关键的参数之一、激光功率的选择应根据材料厚度、焊缝宽度等因素来确定。

功率过大会导致焊缝熔化过度，出现裂纹等缺陷；功率过小则无法达到理想的焊接效果。

2.激光波长：激光波长是指激光器产生的激光光束的波长，常用的波长有CO2激光器的10.6μm和固体激光器的1.06μm。

不同材料对激光波长的吸收情况不同，选择适当的波长可以提高焊接效果。

3.激光扫描速度：激光扫描速度是指激光束在焊接过程中的移动速度。

激光扫描速度的选择应根据焊接材料的导热性、热传导率等因素来确定。

过高的扫描速度会导致焊缝填充不充分，焊接质量下降；过低的扫描速度则会增加焊接时间和成本。

4.焦点位置：焦点位置是指激光束在焊接过程中的聚焦位置。

焦点位置的选择应根据焊接材料的厚度和要求等因素来确定。

焦点位置偏离太远会导致焊点变粗，焊缝变宽；焦点位置偏离太近则会导致焊点变细，焊缝变窄。

5.辅助气体：辅助气体是在焊接过程中用于保护焊缝和清洁焊接区域的气体。

常用的辅助气体有氩气、氮气等。

辅助气体的选择应根据材料的特性和焊接要求来确定。

6.脉冲频率：脉冲频率是指激光器输出激光束的频率。

脉冲频率的选择需要根据焊接材料的热导率、导热系数等因素来确定。

脉冲频率过高会导致焊接气孔增多，焊接质量下降；脉冲频率过低则会增加焊接时间。

以上是几个关键的激光焊接工艺参数的讲解。

在实际应用中，需要根据具体的焊接材料和要求来选择合适的工艺参数，以获得理想的焊接效果。

此外，还需要注意检查焊接设备的状态、保持焊接区域的干净和干燥等，以提高焊接质量和效率。

焊接工艺的自动化与智能化解决方案焊接工艺在现代制造业中起着至关重要的作用，而随着科技的不断进步，自动化与智能化技术的应用正为焊接工艺带来革命性的变化。

本文将探讨焊接工艺自动化与智能化的解决方案，以及其对制造业的影响。

一、焊接工艺自动化的解决方案1. 机器人焊接技术机器人焊接技术是当前焊接工艺自动化的主流方案之一。

机器人可以进行高精度、高速度的焊接操作，不仅提高了焊接效率，还保证了焊接质量的稳定性。

机器人焊接技术的应用可以减少人工操作的不确定性，并能在复杂的工件结构中完成焊接任务。

2. 自动化焊接设备除了机器人焊接技术，还有一些其他的自动化设备可用于实现焊接工艺的自动化。

例如，自动化焊接设备可以根据预设参数和焊接程序自动完成焊接任务，减少人为因素的干扰，提高工作效率和焊接质量。

3. 激光焊接技术激光焊接技术是一种高度精确的焊接方法，通过激光束对焊接部位进行加热并熔化，实现焊接的目的。

激光焊接技术具有能量密度高、焊接速度快、热影响区小等特点，可以提高焊接质量和效率。

二、焊接工艺智能化的解决方案1. 智能焊接控制系统智能焊接控制系统利用传感器和控制算法，实现对焊接过程的实时监测和控制。

通过分析焊接参数和焊接质量的关系，智能焊接控制系统可以调整焊接参数，以保证焊接质量的稳定性和一致性。

同时，智能焊接控制系统还可以记录和分析焊接过程数据，为质量管理提供依据。

2. 人工智能辅助设计软件人工智能辅助设计软件可以根据焊接物体的形状、材料和所需焊接方式，自动确定最佳的焊接工艺参数。

通过分析大量的焊接数据和历史数据，人工智能辅助设计软件能够提供准确、高效的焊接工艺解决方案。

3. 数据驱动的焊接工艺优化通过采集和分析大量的焊接数据，基于大数据和机器学习算法，可以实现焊接工艺的优化。

数据驱动的焊接工艺优化方法可以提高焊接质量和效率，减少人为因素的干扰。

三、焊接工艺自动化与智能化的影响焊接工艺的自动化与智能化技术的应用，对制造业具有重大的影响。

自动化焊接技术及应用一、引言自动化焊接技术是现代工业制造中的重要环节之一，它能够提高焊接效率、保证焊接质量、降低劳动强度以及减少人为因素对焊接过程的影响。

本文将详细介绍自动化焊接技术的原理、分类以及在不同领域的应用。

二、自动化焊接技术的原理自动化焊接技术是通过将焊接过程中的各个环节实现自动化，从而实现焊接的高效、精确和稳定。

其原理主要包括以下几个方面：1. 焊接设备自动化：自动化焊接设备包括焊接机器人、焊接工作站等。

焊接机器人通过预先编程的路径和动作来实现焊接操作，可以根据不同的焊接任务进行灵活调整。

焊接工作站则是通过自动化的机械装置来完成焊接操作，提高生产效率。

2. 自动化控制系统：自动化控制系统是实现自动化焊接的核心部分，它可以监测和控制焊接过程中的各个参数，如电流、电压、速度等。

通过精确的控制，可以保证焊接质量的稳定性和一致性。

3. 感知和识别技术：自动化焊接中的感知和识别技术主要包括视觉系统、力传感器等。

视觉系统可以通过图像处理技术来实现焊缝的检测和定位，力传感器则可以实时监测焊接过程中的力的大小和方向，以保证焊接质量。

三、自动化焊接技术的分类根据焊接过程中的不同特点和要求，自动化焊接技术可以分为以下几类：1. 弧焊自动化技术：弧焊是目前应用最广泛的焊接方法之一，其自动化技术主要包括焊接机器人的应用和自动化控制系统的实现。

弧焊自动化技术可以适用于不同材料和焊接位置的焊接任务，具有高效、精确和稳定的特点。

2. 激光焊接技术：激光焊接是一种高能量密度焊接方法，其自动化技术主要包括激光焊接机器人的应用和自动化控制系统的实现。

激光焊接技术可以实现高速焊接和高质量焊接，适用于焊接薄板和复杂结构的工件。

3. 电阻焊接技术：电阻焊接是一种通过电流通过工件产生热量来实现焊接的方法，其自动化技术主要包括自动化电阻焊接机的应用和自动化控制系统的实现。

电阻焊接技术可以实现高速焊接和高强度焊接，适用于焊接金属工件。

什么叫做激光焊激光焊是一种利用激光束作为热源进行焊接的高科技焊接技术。

通过控制激光束的能量密度和焦点位置，将焊接接头处加热至熔化状态，从而实现材料的熔接。

激光焊具有焊接速度快、热影响区小、焊缝质量高等优点，因此在诸多工业领域应用广泛。

激光焊原理1.激光束产生：激光束是由激光器产生的一束聚焦光束，其具有高能量密度和方向性。

2.激光能量吸收：激光束照射到工件表面时，能量将被吸收并转化为热能。

3.材料熔化：高能激光束照射到焊接接头处，使其升至熔化温度。

4.熔池形成：材料熔化后形成熔池，在激光束作用下熔池深度逐渐增加。

5.焊缝形成：当激光束移动时，熔池逐渐凝固形成焊缝。

激光焊优点•高能量密度：可在短时间内提供高能量，加快焊接速度。

•小热影响区：激光焊热输入小，降低工件变形风险。

•高精度：激光焊焊缝质量高，具有较高的焊接质量。

•无接触焊接：激光焊是一种非接触焊接方法，适用于高精度焊接。

激光焊应用领域激光焊技术在多个领域得到了广泛应用，主要包括但不限于以下几个方面：1.汽车制造：激光焊用于汽车车身焊接，提高了焊接质量和生产效率。

2.航空航天：激光焊广泛应用于航空航天领域的零部件加工和修复。

3.电子制造：激光焊在电子零部件的微细焊接中发挥着重要作用。

4.医疗器械：激光焊被用于医疗器械的制造和装配，保证产品的质量和卫生标准。

结语总的来说，激光焊作为一种高效、高精度的焊接技术，在工业生产中具有重要意义。

随着技术的不断进步和应用范围的扩大，激光焊将继续发挥着重要作用，为各行各业的生产与制造提供更加高效、高质量的解决方案。

手持激光焊接机工作原理
1、手持激光焊接机的概述
手持激光焊接机是一种新兴的焊接设备，其焊接效果好、速度快、稳定性高、精度高等特点受到广泛的关注和应用。

手持激光焊接机具有便携、易操作、拓展性强等特点，可以用于航空、汽车、电子等行业的生产制造，大家在经济逐步发展的今天，它将会被更广泛地应用于工业领域。

2、手持激光焊接机的工作原理
手持激光焊接机的焊接过程是利用激光束把需要焊接的部分直接熔化，然后使用气体或者外部材料进行加固或填充。

手持激光焊接机的使用需要选好焊接材料和工艺。

手持激光焊接机采用高能量激光器，该激光器可以产生高能量密度的激光束，对被焊接材料进行加热和熔化，从而实现材料的焊接。

激光束的功率高，能量密度大，可以轻松穿透被加工材料的表面，从而达到熔化加工的目的。

手持激光焊接机的焊点非常小，冷却快，加工精度高。

3、手持激光焊接机的优点
1、焊接精度高，焊缝质量优。

2、激光束温度调节范围大，加工材料广泛。

3、焊接速度快，效率高。

4、可实现手持操作，加工范围广，适用性强。

5、加工过程无需使用气焊枪及气瓶。

4、手持激光焊接机的应用
手持激光焊接机的应用范围非常广，可以应用于航空、汽车、电子等行业的生产制造，也可以用于金属零部件、各种管道、金属薄板等的焊接加工。

手持激光焊接机可以用于高精密度、高要求的自动化生产线，也可以广泛应用于现场焊接，比如船舶维修、桥梁焊接、风力发电机塔座等。

手持激光焊接机的使用将会颠覆传统焊接方式，在工业领域不断的发挥着重要的作用。

激光焊接的工艺技术和性能特点介绍激光焊接的工艺技术和性能特点一、激光焊接的工艺参数。

1、功率密度。

功率密度是激光加工中最关键的参数之一。

采用较高的功率密度,在微秒时间范围内,表层即可加热至沸点,产生大量汽化。

因此,高功率密度对于材料去除加工,如打孔、切割、雕刻有利。

对于较低功率密度,表层温度达到沸点需要经历数毫秒,在表层汽化前,底层达到熔点,易形成良好的熔融焊接。

因此,在传导型激光焊接中,功率密度在范围在104~106W/cm2。

2、激光脉冲波形。

激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题,尤其对于薄片焊接更为重要。

当高强度激光束射至材料表面,金属表面将会有60~98%的激光能量反射而损失掉,且反射率随表面温度变化。

在一个激光脉冲作用期间内,金属反射率的变化很大。

3、激光脉冲宽度。

脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一,它既是区别于材料去除和材料熔化的重要参数,也是决定加工设备造价及体积的关键参数。

4、离焦量对焊接质量的影响。

激光焊接通常需要一定的离做文章一,因为激光焦点处光斑中心的功率密度过高,容易蒸发成孔。

离开激光焦点的各平面上,功率密度分布相对均匀。

离焦方式有两种:正离焦与负离焦。

焦平面位于工件上方为正离焦,反之为负离焦。

按几何光学理论,当正负离做文章一相等时,所对应平面上功率密度近似相同,但实际上所获得的熔池形状不同。

负离焦时,可获得更大的熔深,这与熔池的形成过程有关。

实验表明,激光加热50~200us材料开始熔化,形成液相金属并出现问分汽化,形成市压蒸汽,并以极高的速度喷射,发出耀眼的白光。

与此同时,高浓度汽体使液相金属运动至熔池边缘,在熔池中心形成凹陷。

当负离焦时,材料内部功率密度比表面还高,易形成更强的熔化、汽化,使光能向材料更深处传递。

所以在实际应用中,当要求熔深较大时,采用负离焦;焊接薄材料时,宜用正离焦。

二、激光焊接工艺方法:1、片与片间的焊接。

包括对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺方法。

焊接技术主要应用在金属母材热加工上，常用的有电弧焊，电阻焊，钎焊，电子束焊，激光焊等多种，本文详细介绍了激光焊接的工作原理与工艺参数，还讨论了激光焊接技术在现代工业中的应用，并与其他焊接方法进行对比。

研究表明激光焊接技术将逐步得到广泛应用。

越来越多的企业选择使用激光焊接机了，那么激光焊接机工作原理是什么呢：激光焊接机工作原理：激光焊接可以采用连续或脉冲激光束加以实现，激光焊接的原理可分为热传导型焊接和激光深熔焊接。

功率密度小于104~105 W/cm2为热传导焊，此时熔深浅、焊接速度慢;功率密度大于105~107 W/cm2时，金属表面受热作用下凹成“孔穴”，形成深熔焊，具有焊接速度快、深宽比大的特点。

其中热传导型激光焊接原理为：激光辐射加热待加工表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰功率和重复频率等激光参数，使工件熔化，形成特定的熔池。

激光焊接工艺流程及特点非接触加工，不需对工件加压和进行表面处理。

短时间焊接，既对外界无热影响，又对材料本身的热变形及热影响区小，尤其适合加工高熔点、高硬度、特种材料。

焊点小、能量密度高、适合于高速加工。

不需要填充金属、不需要真空环境(可在空气中直接进行)、不会像电子束那样在空气中产生X射线的危险。

与接触焊工艺相比.无电极、工具等的磨损消耗。

微小工件也可加工。

此外，还可通过透明材料的壁进行焊接。

无加工噪音，对环境无污染。

可通过光纤实现远距离、普通方法难以达到的部位、多路同时或分时焊接。

很容易搭载到自动机、机器人装置上。

对带绝缘层的导体可直接进行焊接，对性能相差较大的异种金属也可焊接。

激光焊接是利用激光束优异的方向性和高功么密度等特点进行工作。

通过光学系统将激光束聚焦在很小的区域内，在极短时间内使被焊处形成一个能量高度集中的热源区，从而使被焊物熔化并形成牢固的焊点和焊缝。