基于激光定位的机器人加工轨迹规划

随着机械化生产的逐渐实现,加工机器人的应用范围越来越广泛。在此背景下,为提高机器人加工精度,针对基于机器视觉、COMS工业相机以及CAM的三种机器人加工轨迹规划方法无法准确跟踪给定轨迹,导致规划轨迹与期望轨迹存在较大误差的问题,提出一种基于激光定位的机器人加工轨迹规划方法。该方法首先利用激光雷达方法测量机器人与待加工目标之间的相关信息,然后利用激光跟踪仪进行误差标定,最后将误差标定结果作为改进蚁群算法迭代条件,通过多次迭代生成机器人加工轨迹。实验测试结果表明:与基于机器视觉的规划方法、基于COMS工业相机的规划方法以及基于CAM的规划方法相比,基于激光定位的机器人加工轨迹规划方法应用下,规划轨迹与期望轨迹拟合优度提高0. 07、0. 05、0. 08,轨迹定位误差较小,基本达到预期目标。     

激光加工六轴机械手离线编程技术

针对激光加工中六轴机械手在线示教编程效率低的问题 ,提出了进行离线编程的方法 ,并介绍了激光加工六轴机械手离线编程技术开发的实现步骤。通过离线编程能极大地提高激光加工效率 ,方便用户的使用。     

五轴数控机床轨迹生成方法研究

提出一种五轴数控机床实时轨迹生成和控制方法,由网格曲面描述五轴机床刀具的空间轨迹,在规定的采样周期内计算和控制刀具的位置、方向及不同的运动参数,通过计算数据建立曲线模型,由逆运动学模型在规定采样时间内执行生成的命令。通过一组加工路径仿真实例,说明了提出方法的优越性和普遍性。     

三维激光加工的加工轨迹生成

根据三维激光加工离线自动编程的特点,提出了三维激光加工轨迹的生成算法。在计算机中,将连续的空间三维曲线,根据加工精度离散成许多节点点列,然后用直线顺序连接成折线,用空间折线逼近实际加工曲线。最后将离散的节点点列的计算机数据映射成实际激光加工机中激光头的位置和姿态数据,直接生成加工代码进行三维激光加工。     

自由曲面五轴激光淬火工件姿态优化算法

激光淬火枪头相对于工件表面淬火区的倾角直接影响着淬火区域温度场的变化,进而影响淬火表面硬度均匀性.根据五轴激光淬火机床的结构特点,要求在淬火过程中工件表面瞬间淬火区域的法矢须垂直于XOY坐标平面以保证激光淬火质量.提出了利用瞬间淬火区域的四个边界点所组成的两个平面的法矢来确定工件的最佳姿态,并且给出了具体确定四个边界点的计算方法.建立了保证工件最佳姿态的数学模型,利用遗传算法求解出实现最佳位姿C轴A轴的位置角.最后通过对一个具体的三次B样条曲面进行实例计算,验证了该方法的可行性.     

飞秒激光五轴扫描加工深盲孔

采用五轴激光扫描技术研究了FR4覆铜板的深盲孔制造技术。通过实验研究了激光参数和扫描图形的填充间距对盲孔侧壁锥度和底部材料去除均匀性的影响,通过调节激光扫描策略,实现了盲孔锥度和孔径的连续调节。盲孔深度为925μm,最大深径比可达4.9∶1,孔侧壁平直,孔底玻璃纤维复合材料被完全去除,铜层的损伤深度小于1μm。实验结果表明,五轴激光扫描技术可以有效提升激光的盲孔制造能力。     

三维激光加工的轨迹规划的研究

在汽车覆盖件的激光加工中,一个覆盖件上的边界以及众多的大大小小的孔洞都可以用激光切割一次完成。如何使加工连续进行,一次完成一个覆盖件上的所有部分的切割工作以及合理安排加工轨迹的切割顺序是进行三维激光加工离线自动编程要解决的问题,它直接影响到汽车生产的生产效率。本文研究了三维激光加工激光头行走的特点,为了一次完成工件上所有孔、洞的切割工作,避免与工件发生碰撞,提出了激光头位姿在过渡轨迹和安全平面上的规划方法,同时利用神经网络方法和最短路径法对加工顺序进行合理安排,以提高加工效率。该方法用在作者开发的三维激光加工离线自动编程系统中,取得了满意的效果。     

国产五轴联动激光加工机床研制成功

南京四开电子企业有限公司与清华大学联手于近日成功研制五轴联动激光加工机床，打破国外技术封锁，解决了高精度雷达制造中的核心技术问题。该机床曾亮相近日于上海举行的2009中国工业博览会。     

多轴联动数控激光刻型加工关键技术及装备研发

针对航空航天薄壁类金属结构件多次化铣过程中的激光刻型需求,研究了激光刻型轨迹规划、光机电协同控制优化、刻型参数自适应匹配与优化等关键技术。在多轴联动数控激光刻型加工机床构成与设计、激光器与激光光路系统设计、光机电协同控制系统开发的基础上,研制出六轴五联动数控激光刻型机床原理样机和工程样机,实现了大型环形薄壁类化铣零件的一次、二次激光刻型加工,各项技术指标均达到设计要求,且该样机在航空制造企业和重点型号中实现了工程应用。     

细长轴激光熔覆轨迹优化

针对激光熔覆修复技术中轴类零件的熔覆变形问题,对自行设计的一组简化阶梯轴进行了熔覆试验,通过对不同熔覆路径下阶梯轴不同测量位置圆跳动的测量与分析,得出变形最小的最优熔覆路径。并用ANSYS有限元分析对试验结果的正确性进行了验证。     

光纤激光毛化机器人系统

光纤激光作为第三代激光技术的代表,具有其他激光器无可比拟的技术优越性和广阔的应用发展空间,将可能会逐步取代全球大部分高功率CO₂激光器和绝大部分YAG激光器。本文利用光纤激光器的优点,集成开发了了第五代全新的光纤激光机器人毛化系统,系统以光纤激光器为载体,协同机器人及其它设备来完成轧辊毛化作业。光纤激光毛化柔性工作站与传统的CO₂激光毛化设备相比取得了多项重大突破,如系统采用普通机床代替昂贵的磨床实现毛化功能,是一项开创性的工作,意味着节约大量的设备投资费用,并大幅度提高生产效率;系统对轧辊旋转时的轴向跳动容忍度大,毛化速度可以大幅度的提高;光纤激光毛化技术可实现毛化点形貌的任意设计以及毛化点的有序、无序排列;毛化成本大幅度降低,没有三废,是一种绿色制造技术。     

用于激光快速制造的三维送粉头的设计

为满足激光快速制造的要求,设计了三维同轴送粉工作头。采用由单片机组成的控制系统控制二个步进电机以实现送粉头能绕Φ轴旋转和Ψ轴旋转,加上原有数控系统的运动配合使送粉工作头具有三维空间工作能力,它克服了普通送粉头工作空间的限制,同时还具有粉末流束焦点可调功能。此工作头用于激光快速制造能制造出轴瓦类等零件。用于激光涂敷可以完成形状较复杂零件的表面修复,如导套零件等。利用研制的三维送粉头对导套零件和不锈钢板进行了大面积激光再制造的初步试验研究,取得了良好的效果。     

基于泛频CO激光器的微量气体光声光谱仪

泛频(△v=2)CO激光器可以输出2．8～4μm的准连续可调激光，腔内单线最大激光振荡功率可达4W。将纵向共振光声池放入双能级跃迁CO激光器光学谐振腔内，构成了高灵敏度的光声光谱仪。利用该光谱仪对低浓度的甲烷(CH4)气体作了光声测量。由于气体吸收线与CO激光器谱线有较好的重合性，以及较强的腔内激光功率，该系统对CH4气体的极限检测灵敏度达到0．1ppb(10^-10)。     

半导体泵浦固体激光器在激光加工中的应用

介绍了激光加工的优点和对激光器输出参数的要求，对固体激光器中发展最活跃的半导体泵浦全固体激光器进行了分析。在对当前的几种主要结构比较后，指出盘形激光器和光纤激光器将在未来的激光加工中发挥更大的作用。     

用于激光快速制造的三维送粉头的分析与研究

针对设计中难以求出用于激光快速制造的三维送粉头解析解的难题,借助有限元分析程序ANSYS,对其进行了强度分析和模态分析.然后采用安装有三维送粉头的横流式5kW CO_2激光器和5轴数控机床,对35#钢进行了激光淬火和激光熔敷实验,所得结果验证了有限元分析的可靠性,所做的研究为送粉头的设计和改进提供了有益的参考.     

自由曲面激光强化的轨迹优化研究

根据激光强化的工艺特性,从优化的角度出发,提出了一种基于平行截面法的改进算法.首先通过分析光斑的平均离焦量与光斑覆盖域曲率的关系,得到用自由曲面最大主曲率表示的工艺所允许的最大光斑尺寸公式;进而通过轨迹样本点分析的方式,得到统计平均的相邻平行截面间距.该方法综合考虑光斑大小、光斑间距、轨迹排距等多种因素,相较于一般的轨迹规划算法,能在保证加工效果的基础上有效提高加工效率.最后给出了一个算例,这一方法被用于汽车门板局部的激光强化加工轨迹规划,取得了良好的效果.     

激光烧结快速成型系统中激光电源开关的设计和激光动态响应时间的测试

根据激光烧结快速成型系统的要求,提出一种封离式ＣＯ２ 激光器的激光电源开关设计,并通过激光管内预燃电流,使激光动态响应时间达到激光烧结快速成型系统扫描精度的要求。     

激光净成形制造金属零件过程稳定性研究

研究了金属零件的激光净成形过程的稳定性，利用闭环控制系统对成形过程进行实时监测和闭环控制，并通过该系统研究了工艺参数对成形过程的影响，发现当实际堆积厚度大于预设的堆积厚度时，成形过程能够自动维持在稳定的状态;而当实际堆积厚度小于预设的堆积厚度时，实际堆积厚度将逐渐减小，因而成形过程逐渐偏离稳定状态，最终导致成形过程无法继续进行。通过实验设计系统研究了工艺参数对成形特性的影响规律，并在实验过程中进行闭环控制，实时调整预设堆积厚度与实际堆积厚度相等，得到了最大堆积厚度的传递函数。参考传递函数合理选择工艺参数，成功制造出了具有很好宏观外形和表面质量的镍基高温合金零件。