激光加工机器人技术及其工业应用
李，人
（河南工程学院，河南 郑州 )
摘要:激光机器人技术是传统机器人技术的优化和改进。为了满足工业发展的需要，激光加工机器人在工业机器人中占有非常重要的地位，也有着非常广阔的应用前景。激光机器人是激光技术和机器人技术的完美结合。本文以激光机器人技术为重点，从不同方面进行研究。
关键词:激光加工机器人；控制模式；基本结构和智能
为了让行业更好的发展，实现人工无法完成的工作，相关科研单位研发了激光加工机器人。激光加工机器人主要用于激光加工。与传统机器人不同，它是两种科技产品的有机结合——激光技术和机器人技术。众所周知，激光技术是近几年新发展起来的技术，智能化程度比较高。现阶段还处于发展阶段。在研制过程中，还有一些技术难题没有攻克。一些大型工业企业也将激光加工机器人投入生产线，但并没有完全掌握，比如其工作原理。本文简要阐述了它们的基本结构和工作原理。
激光加工机器人简介1.1激光加工机器人的组成
激光加工机器人是一种高度灵活的加工系统。正因如此，组成激光机器人的各种激光器也应该具有高度的灵活性。目前国内研制过程中使用的激光器都是可以传输光纤的激光器。整个激光加工系统由许多部分组成。主要组件包括10个部分。首先是大功率光纤传输激光器，其次是两个系统:一个是传输系统，一个是光学系统。为了使激光加工机器人正常工作，必须有一个六自由度的机器人本体。数控系统的主要设备有两个:一个是控制器，另一个是示教盒。激光加工机器人的完成是基于计算机技术。另外，为了工作，需要在机器人系统中安装机器视觉系统。此外，它还包括一个激光加工头， 送料系统和加工台。图1是激光熔覆机器人的示意图。
1.2激光加工机器人类型
激光加工机器人用高功率激光器如上所述，与传统机器人不同，激光加工机器人是一种对灵活性要求比较高的加工系统，其高光束传输灵活性也比较高。高柔性的目的是为了便于后续的工作——与机器人的耦合和集成。在激光加工机器人投入使用的地方，使用的光源是轴流CO。2激光，这种激光器有一个很大的缺点，就是激光波长是10.6μm，不能用光纤传输。此外，公司2激光在重量、体积和灵活性方面也有一些缺陷。基于以上原因，其应用也受到很大限制。
2.1灯泵浦Nd∶YAG激光器
起源于20世纪70年代的灯泵浦Nd∶YAG激光器，在不断发展的过程中已经趋于成熟，但仍然存在热效应严重、光束质量差等缺陷。其优点如下。价格便宜，在工作过程中，简单维护就够了，权衡利弊，其优点远大于缺点，所以现阶段仍在工业生产中使用。
2.2全固态激光器
对于全固态激光器，其发展是基于灯泵浦的Nd∶YAG激光器。这种激光器采用先进的板条表面冷却技术，使用高吸收转换的Yb∶YAG掺杂材料，工作效率大大提高。除了上面提到的各种激光器，还有光纤激光器，光纤激光器有一个很大的缺陷，电光转换率比较低，进而导致光纤激光器的热透镜效应强，热积累大。随着工业发展的需求，光纤激光器的功率正在由低变高，但其工作原理并没有改变。
2.3盘式激光器
21世纪初，光纤激光器面临着一个新的竞争对手——光开关。可以说，光盘驱动器在改善光纤缺点的基础上增加了新的元件。笔者总结了它的优点，主要体现在几个方面:一是材料的吸收率，其功率输出高达5 kW，波长为1.030μm，这意味着材料的吸收率大大提高。基于这一优点，它被用于各种行业的生产中，如焊接、切割、达标等。
2.4半导体激光器
半导体激光器，又称激光二极管，是目前最先进的激光器。半导体器件可以系统地分为两类，一类是单管半导体器件，另一类是阵列半导体激光器。由于其科技含量高，制造工艺复杂，价格昂贵，所以仅用于地形泵浦固体激光器和直接加工两个方面。使用半导体激光器时，要严格控制外界温度，所以在不同的温度下，半导体激光器的工作效率和质量差别很大。另外还存在光束发散角大的问题。其优点是解决了盘式激光器质量大、体积大的问题。
3激光加工机器人的基本结构和智能化4激光加工机器人的发展趋势激光加工机器人的发展趋势主要包括四个方面。第一，激光加工机器人的在线操作；其次，激光加工机器人的专业化、系列化；三是高功率激光和柔性光束传输技术；最后，高光束质量激光束的远程制造技术。在不同的方面，它开发的激光机器人的类型是不同的。
5结论本文首先简要分析了激光加工机器人的组成、类型和控制方法，然后介绍了激光加工机器人的大功率激光器，并分析了常见的激光器及其优缺点。最后阐述了激光加工机器人的基本结构、智能化和发展趋势。
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中国图书馆分类号:. 2
文件识别码:a
货号:1671-0711(2017)04(下)-0136-02