松下LAPRISS机器人激光焊接系统.doc

松下LAPRISS机器人激光焊接系统LAPRISS: Laser Processing Robot Integrated System Solution松下激光系统为客户提供一体化的解决方案，激光器、激光头、机器人均为松下品牌，世界唯一。一直以来，半导体激光器的功率和光束质量无法达到远程激光焊接/切割的要求，几千瓦输出功率时，实现光束质量在3-5 mm*mrad之间的一些概念已经有所报道，但是一直存在于理论阶段。如果将一个棱镜放置在阳光下，白光就会分解成许多不同颜色或波长的光，那么如果能够利用半导体激光器将这个过程翻转，就能将许多波长合成在一束激光中，这与复合粗波最大的差异是光谱密度。一个光栅或者棱镜发射器，能够结合的波长差为0.2nm，这个数值直接揭示出这个概念的复杂的部分，每个发生器的波长必须高度稳定。但是这个概念得以成功实现，必须是基于光束质量和高功率之间的有机结合，典型的光束质量在3-5mm mrad之间。合成光束的亮度通过光束参数成绩和单个发生器的功率来定义，松下LAPRISS激光器将这一理论变成了现实，采用光束合成技术即WBC（Wavelength Beam Combining）技术，研发出了高亮度直接半导体激光器，它将多个低功率的激光束通过波长合成技术耦合成一个高亮度、达到2KW、4KW、6KW等一系列高功率激光束，并且光束质量达到4mm mrad,满足激光远程焊接和切割的要求，我们命名为这种激光器为直接半导体激光器（DDL），相比较其他激光器，它具有更好的效率和可靠性以及更小的尺寸和更低的成本，开创了直接半导体激光器的先河。松下激光头是业界最轻的扫描激光头，重量仅为4.5KG，所以它可以搭载在动作更加迅速灵活的松下TM系列机器人上，大大提高了激光的运行效率，松下激光头不是简单的聚焦枪，而是具有扫描功能，激光头上设置有两个机器人外部轴电机，并与激光头内部折射镜片连接，通过改变镜片的角度，可以实现在激光头不动的情况下，通过光斑移动，扫描出9种图形，这些图形都是激光焊接中常用的图形，直接调用即可，并且可以在直径16mm范围内编辑图形的大小，大大提高了激光系统使用的方便性。激光焊接对工件的精度要求很高，因为光斑直径很小，一般为零点几毫米，如果焊缝位置出现偏差或者焊缝之间有间隙，就会出现焊偏和焊漏等焊接缺陷，这也是客户担心的课题，因为松下激光头为扫面头，所以可以实现光斑一边旋转，一边在机器人的带动下直线运动，我们管这种焊接为螺旋焊接，螺旋焊接工法的优点：1）增加熔宽。由于激光的光斑较小，附加旋转运动后，相当于增大了光斑尺寸，进而增加了熔宽。2）增加间隙适应性。由于光束在前进的同时有一个附加旋转运动，因此能够在增加熔宽的同时提高间隙的适应性。3）减少焊缝缺陷。由于光束的附加运动，能够增加小孔的问题性，进而能够减少气孔。此外由于螺旋摆动工法的边界不同于正常激光焊的边界，有利于抑制裂纹的扩展。因此，螺旋焊接可以大大降低焊接缺陷，实现完美焊接。在操作方面，松下LAPRISS激光系统给客户提供更加简便的操作方式，1）激光与机器人实现数字化通讯，松下的激光不需要额外的电脑控制，完全可以通过机器人控制器对其进行控制，不论是激光功率的设置还是分光光路的选择，可以完全避免误操作或误响应。 2）松下机器人控制器可以便捷的控制机器人、激光头以及激光器，增加了设备的可操作性。 3）具有激光焊接导航系统，控制器内置激光焊接专家库，焊接工艺简单易学，只需设定材质、板厚、接头形式等关键要求，就能完成施焊 。4）示教辅助红光，激光头上安装有引导光单元，可以发出一条红线，激光头中心可以发出示教光斑，上下移动机器人，当红线和示教光斑重合在一起即为焦点位置，再也不需要高度尺去测量