[發明專利]多機器人光纖激光切割系統

有效

• 申請號: 201310447904.4
• 申請日: 2013-09-27
• 公開（公告）號: CN103495807A
• 公開（公告）日: 2014-01-08
• 發明（設計）人: 王磊;宋永端;陳晨;沈濤;李偉軍
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: B23K26/38
• 分類號: B23K26/38
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司 50212
• 代理人: 穆祥維

技術領域

本發明涉及一種激光切割系統，尤其涉及一種多機器人光纖激光切割系統。

背景技術

激光加工機器人的工作原理為：從高功率激光器發出的激光，經光纖耦合傳輸到激光光束變換光學系統，光束經過整形聚焦后進入激光加工頭。根據用途不同（切割、焊接、熔覆）旋轉不同的激光加工頭，配用不同的材料進給系統（高壓氣體、送絲機、送粉器）。激光加工頭裝于六自由度機器人本體手臂末端。激光加工頭的運動軌跡和激光加工參數是由機器人數字控制系統提供指令進行的。激光加工頭的運動軌跡和激光加工參數是由機器人數字控制系統提供指令進行的。先由激光加工操作人員在機器人示教盒上進行示教編程或在計算機上進行離線編程。然后由材料進給系統將材料（高壓氣體、金屬絲、金屬粉末）與激光同步輸入到激光加工頭，高功率激光與進給材料同步作用完成加工任務。機器視覺系統對加工區檢測，檢測信號反饋至機器人控制系統，從而實現加工過程的適時控制。

目前，單個機器人光纖激光切割系統的結構如圖1所示，主要包括示教盒1、機器人控制柜2、PC機3、纖維激光器4、光纖光電耦合器5、多自由度機器人6、機械臂7、傳輸光纖8、機器視覺系統9、激光加工工作臺10、激光加工頭11、激光轉變光導系統12、光纖耦合頭13、材料進給系統（粉末進給設備）14和材料進給系統（高壓氣體）15。而目前的多工業機器人同時作業時，存在相互干涉和定位不精確的問題。

發明內容

針對現有技術中存在的上述不足，本發明提供了一種規避協作中的相互干涉和定位不精確問題的多機器人光纖激光切割系統。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下技術方案：

多機器人光纖激光切割系統，包括高功率光纖激光器、?機器人控制柜、計算機控制中樞、龍門框架、全局三目視覺定位裝置、六自由度工業機器人本體、激光切割頭、CCD圖像傳感器、工件裝夾裝置、水冷系統和氣缸；

所述激光切割頭包括激光束準直單元、激光束聚焦單元、水接入口、氣接入口和輔助氣體噴嘴；

所述高功率光纖激光器內的發光二極管與雙包層光纖的一端連接，雙包層光纖的另一端接入激光切割頭的頂部；所述高功率光纖激光器內的發光二極管發出的泵浦光經雙包層光纖輸出并經過激光切割頭頂部的激光束準直單元和聚焦單元后形成切割用的激光光束；

所述六自由度工業機器人本體為多個并倒掛在龍門框架的頂部，工件裝夾裝置位于六自由度工業機器人本體的下方，激光切割頭被夾持在六自由度工業機器人本體末端的手部上，所述六自由度工業機器人本體的手部由機器人控制柜控制；所述機器人控制柜與示教盒和∕或計算機通訊；

所述全局三目視覺定位裝置由三個攝像機組成，在龍門框架的兩個側面門板和頂板上分別安裝一個攝像機，攝像機對工件裝夾裝置上的整個加工區域進行全局掃描并將信息及時反饋給計算機控制中樞，由計算機控制中樞發出調整指令，控制六自由度工業機器人的六自由度方向運動；在各個六自由度工業機器人本體的腕部安裝實時監控手部激光切割頭的切割動作的CCD圖像傳感器；

所述水冷系統通過水管分別與高功率光纖激光器和激光切割頭的水接入口連接，氣缸與激光切割頭的氣接入口連接。

本發明多機器人光纖激光切割系統的有益效果是：多機器人光纖激光切割系統是基于高功率光纖激光器和光纖耦合傳輸技術，利用多個工業機器人分別夾持激光切割頭，輔以兩級視覺定位系統，實現大尺寸工件高速激光切割的成套生產裝備，系統自帶一套由全局三目視覺定位裝置和多個CCD圖像傳感器組成的兩級視覺定位系統，結合計算機給每個機器人分配切割任務，實現其精確定位和干涉避讓。

附圖說明

圖1為現有技術中單個機器人光纖激光切割系統的結構示意圖；

圖中：1—示教盒；?2—機器人控制柜；?3—PC機；?4—纖維激光器；?5—光纖光電耦合器；?6—多自由度機器人；?7—機械臂；?8—傳輸光纖；?9—機器視覺系統；?10—激光加工工作臺；?11—激光加工頭；?12—激光轉變光導系統；?13—光纖耦合頭；?14—材料進給系統（粉末進給設備）；?15—材料進給系統（高壓氣體）。

圖2為本發明的多機器人光纖激光切割系統的結構示意圖；

圖中：1—功率光纖激光器；?2—機器人控制柜；?3—計算機控制中樞；?4—龍門框架；?5—全局三目視覺定位裝置；?6—六自由度工業機器人本體；?7—激光切割頭；?8—CCD圖像傳感器；?9—工件裝夾裝置；?10—水冷系統；?11—氣缸。

具體實施方式