雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:人機交互設(shè)備,接收設(shè)定參數(shù)并顯示系統(tǒng)狀態(tài);處理器,根據(jù)設(shè)定參數(shù)生成用于控制激光器參數(shù)的第一控制指令和用于控制機器人運動狀態(tài)的第二控制指令;多個ET200S單元,所有的ET200S單元通過一總線與處理器連接,連接激光器的ET200S單元,用于將第一控制指令發(fā)送給激光器,并從激光器獲得第一反饋信號;連接機器人的ET200S單元,用于將第二控制指令發(fā)送機器人,并從機器人獲得第二反饋信號。本發(fā)明實施例滿足了加工復(fù)雜零件時對雙光束激光焊接的需求,從而有助于提高雙光束激光焊接的質(zhì)量和效率。
【專利說明】雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及雙光束激光焊接【技術(shù)領(lǐng)域】,特別涉及一種雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]雙光束激光焊接是進幾年發(fā)展起來的一項新型焊接工藝,典型的雙光束激光焊接系統(tǒng)一般由兩臺機器人和兩臺光纖激光器組成,如圖1所示,由于采用兩束激光在兩邊同時進行“T”型接頭焊接,使接頭兩邊的熱變形相互抵消,有效控制了焊接過程中的變形,改善了零件的性能,使得雙光束激光焊接在航空等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。
[0003]在雙光束激光焊接過程中,激光器的參數(shù)通過激光器本身的控制電腦進行設(shè)定,機器人通過開關(guān)量控制激光器的開光和關(guān)光。
[0004]IPG( 一光纖激光器制造商的簡稱,可以通過網(wǎng)址(http://www.1pgphotonics.com/)進行查詢)光纖激光器具有能量轉(zhuǎn)換效率高、體積小、對環(huán)境適應(yīng)能力強等特點,目前主要應(yīng)用于激光切割、焊接等工業(yè)領(lǐng)域。
[0005]隨著雙光束激光焊接技術(shù)在工業(yè)上得到愈來愈廣泛的應(yīng)用,為保證雙光束激光焊接的效率和可靠性,以及滿足對復(fù)雜零件的加工需求,要求可以在焊接的過程中根據(jù)不同的情況靈活地調(diào)整各項激光參數(shù),但是由于以下困難使得在雙光束激光焊接的過程中根據(jù)不同的情況靈活地調(diào)整各項激光參數(shù)不容易實現(xiàn):
[0006]I)但由于機器人只能進行一些簡單的輸入輸出控制,無法滿足激光器控制的需要;同時各種不同機器人廠家的產(chǎn)品也互不兼容,是一種不開放的系統(tǒng),無法實現(xiàn)技術(shù)的移植。
[0007]2) IPG激光器本身提供進行激光器控制的程序語句比較復(fù)雜,操作人員掌握上有一定的困難。同時控制程序的調(diào)用采用多個I/O點組成的二進制編碼方式,給機器人編程帶來一定的困難,同時容易造成誤操作。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]本發(fā)明實施例提供了一種雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),解決了現(xiàn)有技術(shù)中在雙光束激光焊接過程中無法靈活地調(diào)整各項激光參數(shù)的技術(shù)問題。
[0009]本發(fā)明實施例提供了一種雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),該系統(tǒng)包括:人機交互設(shè)備,用于接收激光器的設(shè)定參數(shù);處理器,與所述人機交互設(shè)備連接,用于根據(jù)所述設(shè)定參數(shù)生成用于控制激光器參數(shù)的第一控制指令和用于控制機器人運動狀態(tài)的第二控制指令;多個ET200S單元,每個ET200S單元均通過一總線與所述處理器連接,多個ET200S單元中包括連接激光器的ET200S單元和連接機器人的ET200S單元,其中,連接激光器的ET200S單元,用于對所述第一控制指令進行激光器適應(yīng)性處理,獲得第一控制信號,并將所述第一控制信號發(fā)送給所連接的激光器;連接機器人的ET200S單元,用于對所述第二控制指令進行機器人適應(yīng)性處理,獲得第二控制信號,并將所述第二控制信號發(fā)送給所連接的機器人。
[0010]在一個實施例中,每個ET200S單元包括:適配器,用于解析ET200S單元在所述總線上的地址,所述地址是所述處理器將所述第一控制指令發(fā)送給所述連接激光器的ET200S單元和將所述第二控制指令發(fā)送給所述連接機器人的ET200S單元的依據(jù)。
[0011]在一個實施例中,每個ET200S單元還包括:數(shù)字量輸出模塊,用于將數(shù)字量的第一控制信號傳輸給激光器和將數(shù)字量的第二控制信號傳輸給機器人;和/或模擬量輸出模塊,用于將模擬量的第一控制信號傳輸給激光器和將模擬量的第二控制信號傳輸給機器人。
[0012]在一個實施例中,還包括:存儲設(shè)備,通過所述總線與所述處理器連接,用于存儲根據(jù)不同雙光束激光焊接狀況預(yù)設(shè)的激光器參數(shù)。
[0013]在一個實施例中,所述處理器與所述人機交互設(shè)備連接是指所述處理器通過PROFIBUS總線與所述人機交互設(shè)備連接;每個ET200S單元均通過一總線與所述處理器連接是指每個ET200S單元均通過PROFIBUS總線與所述處理器連接。
[0014]在一個實施例中,所述連接激光器的ET200S單元,還用于采集指示所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息的指示信號;所述處理器,還用于將所述指示信號轉(zhuǎn)換成所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息,并將所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息發(fā)送給所述人機交互設(shè)備;所述人機交互設(shè)備,還用于實時顯示所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信肩、O
[0015]在一個實施例中,所述連接激光器的ET200S單元還包括:數(shù)字量輸入模塊,用于接收數(shù)字量的指示信號;和/或模擬量輸入模塊,用于接收模擬量的指示信號。
[0016]在一個實施例中,所述人機交互設(shè)備是圖形式的人機交互設(shè)備。
[0017]在一個實施例中,所述人機交互設(shè)備是觸摸屏。
[0018]在本發(fā)明實施例中,通過人機交互設(shè)備來實時接收激光器的設(shè)定參數(shù),該激光器的設(shè)定參數(shù)可以是在雙光束焊接過程中根據(jù)不同情況實時設(shè)定的,處理器根據(jù)所述設(shè)定參數(shù)生成用于控制激光器參數(shù)(例如,功率、脈沖模式等)的第一控制指令和用于控制機器人運動狀態(tài)(例如,運動速度等)的第二控制指令,多個ET200S單元中每個ET200S單元均通過一總線與所述處理器連接,多個ET200S單元中包括連接激光器的ET200S單元和連接機器人的ET200S單元,再通過連接激光器的ET200S單元,對所述第一控制指令進行激光器適應(yīng)性處理,獲得第一控制信號,并將所述第一控制信號發(fā)送給所連接的激光器;連接機器人的ET200S單元,對所述第二控制指令進行機器人適應(yīng)性處理,獲得第二控制信號,并將所述第二控制信號發(fā)送給所連接的機器人,來使得機器人當(dāng)前的運動狀態(tài)與激光器緊密配合,實現(xiàn)了在雙光束激光焊接過程中,可以實時根據(jù)不同的情況靈活地調(diào)整激光器的參數(shù),并相應(yīng)地調(diào)整機器人的運行狀態(tài),滿足了加工復(fù)雜零件的需求,從而有助于提高雙光束激光焊接的質(zhì)量和效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]此處所說明的附圖用來提供對本發(fā)明的進一步理解,構(gòu)成本申請的一部分,并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。在附圖中:
[0020]圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的一種雙光束激光焊接系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖;[0021]圖2是本發(fā)明實施例提供的一種雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白,下面結(jié)合實施方式和附圖,對本發(fā)明做進一步詳細(xì)說明。在此,本發(fā)明的示意性實施方式及其說明用于解釋本發(fā)明,但并不作為對本發(fā)明的限定。
[0023]在本發(fā)明實施例中,提供了 一種雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),如圖2所示,該系統(tǒng)包括:人機交互設(shè)備201,用于接收激光器的設(shè)定參數(shù);處理器202,與所述人機交互設(shè)備201連接,用于根據(jù)所述設(shè)定參數(shù)生成用于控制激光器參數(shù)的第一控制指令和用于控制機器人運動狀態(tài)的第二控制指令;多個ET200S單元203,每個ET200S單元203均通過一總線與所述處理器連接,多個ET200S單元中包括連接激光器的ET200S單元和連接機器人的ET200S單元,其中,連接激光器的ET200S單元,用于對所述第一控制指令進行激光器適應(yīng)性處理,獲得第一控制信號,并將所述第一控制信號發(fā)送給所連接的激光器;連接機器人的ET200S單元,用于對所述第二控制指令進行機器人適應(yīng)性處理,獲得第二控制信號,并將所述第二控制信號發(fā)送給所連接的機器人。
[0024]由圖2所示的結(jié)構(gòu)框圖可知,在本發(fā)明實施例中,通過人機交互設(shè)備來實時接收激光器的設(shè)定參數(shù),該激光器的設(shè)定參數(shù)可以是在雙光束焊接過程中根據(jù)不同情況實時設(shè)定的,處理器根據(jù)所述設(shè)定參數(shù)生成用于控制激光器參數(shù)(例如,功率、脈沖模式等)的第一控制指令和用于控制機器人運動狀態(tài)(例如,運動速度等)的第二控制指令,多個ET200S單元中每個ET200S單元均通過一總線與所述處理器連接,多個ET200S單元中包括連接激光器的ET200S單元和連接機器人的ET200S單元,再通過連接激光器的ET200S單元,對所述第一控制指令進行激光器適應(yīng)性處理(例如,將第一控制指令生成激光器可識別的控制信號),獲得第一控制信號,并將所述第一控制信號發(fā)送給所連接的激光器;連接機器人的ET200S單元,對所述第二控制指令進行機器人適應(yīng)性處理(例如,將第二控制指令生成機器人可識別的控制信號),獲得第二控制信號,并將所述第二控制信號發(fā)送給所連接的機器人,來使得機器人當(dāng)前的運動狀態(tài)與激光器緊密配合,實現(xiàn)了在雙光束激光焊接過程中,可以實時根據(jù)不同的情況靈活地調(diào)整激光器的參數(shù),并相應(yīng)地調(diào)整機器人的運行狀態(tài),滿足了加工復(fù)雜零件的需求,從而有助于提高雙光束激光焊接的質(zhì)量和效率。
[0025]具體實施時,上述激光器的設(shè)定參數(shù)可以是雙光束激光焊接過程中控制激光器同步出光、關(guān)光、功率線性變化、曲線變化、連續(xù)模式出光、脈沖模式出光、脈沖模式匹配等功能的參數(shù)。
[0026]具體實施時,為了準(zhǔn)確地將第一控制指令和第二控制指令發(fā)送給對應(yīng)的ET200S單元,在本實施例中,每個ET200S單元包括:適配器,用于解析ET200S單元在所述總線上的地址,所述地址是處理器將所述第一控制指令發(fā)送給連接激光器的ET200S單元和將所述第二控制指令發(fā)送給連接機器人的ET200S單元的依據(jù)。處理器可以根據(jù)ET200S單元在總線上的地址,將第一控制指令發(fā)送給與激光器連接的ET200S單元,將所述第二控制指令發(fā)送給與機器人連接的ET200S單元。
[0027]在生成第一控制信號和第二控制信號之后,為了實現(xiàn)ET200S單元分別與激光器和機器人之間的信號傳輸,在本實施例中,每個ET200S單兀203還包括:數(shù)字量輸出模塊,用于將數(shù)字量的第一控制信號傳輸給激光器和將數(shù)字量的第二控制信號傳輸給機器人;和/或模擬量輸出模塊,用于將模擬量的第一控制信號傳輸給激光器和將模擬量的第二控制信號傳輸給機器人。例如,當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘柺菙?shù)字量信號時,通過數(shù)字量輸出模塊實現(xiàn)ET200S單元與激光器之間的信號傳輸,當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘柺悄M量信號時,通過模擬量輸出模塊實現(xiàn)ET200S單元與激光器之間的信號傳輸,對于第二控制信號,與第一控制信號情況相似。
[0028]為了方便操作者對激光器設(shè)定參數(shù),在本實施例中,還包括:存儲設(shè)備,通過所述總線與所述處理器連接,用于存儲根據(jù)不同雙光束激光焊接狀況預(yù)設(shè)的激光器參數(shù),該存儲設(shè)備可以是37-300的08(0&七3 Block,數(shù)據(jù)塊)摸塊。例如,該預(yù)設(shè)的激光器參數(shù)可以是針對不同焊接速度、焊接材料設(shè)定的焊接效果較佳的激光器參數(shù),當(dāng)操作者需要設(shè)定參數(shù)時,可以直接選擇當(dāng)前的焊接速度、焊接材料等情況,便捷地完成與當(dāng)前的焊接速度、焊接材料等情況對應(yīng)的激光器參數(shù)的設(shè)定操作。
[0029]在具體實施時,為了提高系統(tǒng)的抗干擾能力和可靠性,所述處理器與所述人機交互設(shè)備連接是指所述處理器通過PROFIBUS總線與所述人機交互設(shè)備連接;每個ET200S單元均通過一總線與所述處理器連接是指每個ET200S單元均通過PROFIBUS總線與所述處理器連接,還可以大大減少信號電纜的數(shù)量和長度。
[0030]在雙光束激光焊接過程中,為了便于用戶實時地監(jiān)控激光器的工作狀態(tài),在本實施例中,所述連接激光器的ET200S單元,還用于采集指示所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息的指示信號(即激光器的第一反饋信號);所述處理器,還用于將所述指示信號轉(zhuǎn)換成所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息,并將所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息發(fā)送給所述人機交互設(shè)備,所述人機交互設(shè)備還用于實時顯示所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息,該狀態(tài)信息可以是指示激光器是否處于報警等狀態(tài)的信息,該參數(shù)信息可以是指示激光器當(dāng)前的功率、脈沖模式等參數(shù)的信息;所述連接機器人的ET200S單元,還用于采集指示所述機器人當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息的指示信號(即機器人的第二反饋信號);所述處理器,還用于將所述指示信號轉(zhuǎn)換成所述機器人當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息,并將所述機器人當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息發(fā)送給所述人機交互設(shè)備,所述人機交互設(shè)備還用于實時顯示所述機器人當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息。
[0031]具體實施時,連接激光器的ET200S單元還包括:數(shù)字量輸入模塊,用于接收數(shù)字量的指示信號;和/或模擬量輸入模塊,用于接收模擬量的指示信號。例如,當(dāng)采集的指示信號是數(shù)字量的信號時,采用數(shù)字量輸入模塊接收指示信號;當(dāng)采集的指示信號是模擬量的信號時,采用模擬量輸入模塊接收指示信號。
[0032]為了降低操作者的操作難度,在本實施例中,所述人機交互設(shè)備201是觸摸屏,該人機交互設(shè)備201還可以是圖形界面的觸摸屏,可采用多種觸發(fā)、記時方式,擴展性好,可以與各種機器人系統(tǒng)連接。
[0033]具體實施時,上述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng)可以是基于西門子S7-300PLC(Programmable Logic Controller,可編程邏輯控制器)的控制系統(tǒng),CPU (Central Processing Unit,中央處理器)單元(即處理器202)可以包括電源模塊和CPU模塊,負(fù)責(zé)信號的處理和計算以及參數(shù)的存儲;ET200S單元203還可以包括電源模塊,實現(xiàn)ET200S單兀與激光器和機器人之間的信號傳輸。
[0034]在本發(fā)明實施例中,通過人機交互設(shè)備來實時接收激光器的設(shè)定參數(shù)并顯示系統(tǒng)狀態(tài),該激光器的設(shè)定參數(shù)可以是在雙光束焊接過程中根據(jù)不同情況實時設(shè)定的,處理器根據(jù)所述設(shè)定參數(shù)生成用于控制激光器參數(shù)(例如,功率、脈沖模式等)的第一控制指令和用于控制機器人運動狀態(tài)(例如,運動速度等)的第二控制指令,多個ET200S單元中每個ET200S單元均通過一總線與所述處理器連接,多個ET200S單元中包括連接激光器的ET200S單元和連接機器人的ET200S單元,再通過連接激光器的ET200S單元,對所述第一控制指令進行激光器適應(yīng)性處理,獲得第一控制信號,并將所述第一控制信號發(fā)送給所連接的激光器,并從激光器獲得第一反饋信號;連接機器人的ET200S單元,對所述第二控制指令進行機器人適應(yīng)性處理,獲得第二控制信號,并將所述第二控制信號發(fā)送給所連接的機器人,來使得機器人當(dāng)前的運動狀態(tài)與激光器緊密配合,并從機器人獲得第二反饋信號,實現(xiàn)了在雙光束激光焊接過程中,可以實時根據(jù)不同的情況靈活地調(diào)整激光器的參數(shù),并相應(yīng)地調(diào)整機器人的運行狀態(tài),滿足了復(fù)雜零件雙光束激光焊接的需求,從而有助于提高雙光束激光焊接的質(zhì)量和效率。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已,并不用于限制本發(fā)明,對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說,本發(fā)明實施例可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi),所作的任何修改、等同替換、改進等,均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于,包括: 人機交互設(shè)備,用于接收激光器的設(shè)定參數(shù); 處理器,與所述人機交互設(shè)備連接,用于根據(jù)所述設(shè)定參數(shù)生成用于控制激光器參數(shù)的第一控制指令和用于控制機器人運動狀態(tài)的第二控制指令; 多個ET200S單元,每個ET200S單元均通過一總線與所述處理器連接,多個ET200S單元中包括連接激光器的ET200S單元和連接機器人的ET200S單元,其中,連接激光器的ET200S單元,用于對所 述第一控制指令進行激光器適應(yīng)性處理,獲得第一控制信號,并將所述第一控制信號發(fā)送給所連接的激光器;連接機器人的ET200S單元,用于對所述第二控制指令進行機器人適應(yīng)性處理,獲得第二控制信號,并將所述第二控制信號發(fā)送給所連接的機器人。
2.如權(quán)利要求1所述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于,每個ET200S單元包括: 適配器,用于解析ET200S單元在所述總線上的地址,所述地址是所述處理器將所述第一控制指令發(fā)送給所述連接激光器的ET200S單元和將所述第二控制指令發(fā)送給所述連接機器人的ET200S單元的依據(jù)。
3.如權(quán)利要求1所述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于,每個ET200S單元還包括: 數(shù)字量輸出模塊,用于將數(shù)字量的第一控制信號傳輸給激光器和將數(shù)字量的第二控制信號傳輸給機器人; 和/或模擬量輸出模塊,用于將模擬量的第一控制信號傳輸給激光器和將模擬量的第二控制信號傳輸給機器人。
4.如權(quán)利要求1所述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于,還包括: 存儲設(shè)備,通過所述總線與所述處理器連接,用于存儲根據(jù)不同雙光束激光焊接狀況預(yù)設(shè)的激光器參數(shù)。
5.如權(quán)利要求1至4中任一項所述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于,所述處理器與所述人機交互設(shè)備連接是指所述處理器通過PROFIBUS總線與所述人機交互設(shè)備連接; 每個ET200S單元均通過一總線與所述處理器連接是指每個ET200S單元均通過PROFIBUS總線與所述處理器連接。
6.如權(quán)利要求1至4中任一項所述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于, 所述連接激光器的ET200S單元,還用于采集指示所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息的指示信號; 所述處理器,還用于將所述指示信號轉(zhuǎn)換成所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息,并將所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息發(fā)送給所述人機交互設(shè)備; 所述人機交互設(shè)備,還用于實時顯示所述激光器當(dāng)前的狀態(tài)信息和參數(shù)信息。
7.如權(quán)利要求6所述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于,所述連接激光器的ET200S單元還包括:數(shù)字量輸入模塊,用于接收數(shù)字量的指示信號; 和/或模擬量輸入模塊,用于接收模擬量的指示信號。
8.如權(quán)利要求1至4中任一項所述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于,所述人機交互設(shè)備是圖形式的人機交互設(shè)備。
9.如權(quán)利要求1至4中任一項所述雙光束激光焊接系統(tǒng)中激光器參數(shù)的控制系統(tǒng),其特征在于,所述人機交互設(shè)備是觸摸屏。
【文檔編號】G05B19/18GK103955164SQ201410169144
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】陳新松, 楊璟, 郭路云, 趙小龍 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空制造工程研究所