随着机器人和激光器的能力不断提高，它们在更多应用中被证明是更好的合作伙伴
激光器和机器人长期以来一直协同工作。机器人（和其他自动化）通常用于在焊接、标记和其他过程中引导激光。机器人激光系统是汽车行业的常见景象，随着时间的推移，合作双方的准确性和生产率都得到了提高，这在很大程度上要归功于越来越复杂的软件。因此，激光机器人系统在包括航空航天在内的其他行业中得到了更广泛的应用。
“最近，激光应用的最大驱动力是性价比，”材料接合部的工程师 Mike Sharpe 说FANUC America Corp.（罗切斯特山，密歇根州）的团队。
“光纤激光器......所有这些类型的一微米波长激光器本质上都是固态的，这确实降低了成本并提高了效率激光s，”夏普说。 “多千瓦激光器现在变得更加主流，因为它们价格实惠——与 CO2 和其他激光方法相比操作起来负担得起，而且由于光纤传输，它们易于管理，这适用于机器人技术。”
“与硬自动化或定制解决方案相比，汽车行业推动使用机器人技术，因为他们熟悉这项技术，而且价格优惠，而且灵活性更高，”北卡罗来纳州的 Doug Hixon 说。 ABB Robotics 美国分部（密歇根州奥本山）的机器人应用工程师。 “汽车行业大量采购机器人，如果机器人能够执行任务，那么价格很有吸引力。”
激光器和机器人是天然的合作伙伴，根据制造商的说法。
“手工无法完成激光焊接和切割，”Andy Hromadka，proj制造设备和工业激光器制造商 Trumpf Inc.（康涅狄格州法明顿）的集成经理在一封电子邮件中说。 “需要某种形式的自动化，我们与机器人制造商和机器人系统集成商合作实施激光加工系统。”
通常，最终客户选择哪种激光系统它想与哪个机器人配对。 Universal Robots USA Inc.（安娜堡）的技术支持经理 Daniel Moore 说：“我们努力制造一种可以接受任何工具并与之一起工作的机器人，只要它适合机器人的有效载荷。”
使用 ABB 机器人执行激光切割操作。“虽然我们不直接与任何激光公司合作，但路径可重复性和机器人 i 的点重复性它适用于任何应用，激光与否，”他说。 “我们还提供了一个非常开放的架构，允许公司设计自己的插件和软件模块，以加速机器人和激光系统之间的接口，并允许直接在机器人吊坠上进行定制。”
Prima Power Laserdyne（明尼苏达州尚普林）是一家激光和钣金机械制造商，涉足航空航天领域，尤其是飞机发动机。 “我们所做的，我们制造的机器所做的，就是生产孔，”公司总裁 Terry VanderWert 说。 “那个孔的精度决定了气流的一致性。”他说，通过更精确地制造孔，飞机发动机可以改善气流并降低燃料消耗。
“提高激光加工特征的精度使新设计和新功能，”VanderWert 说。 “我们正在与其他技术公司竞争hnologies。”
接下来是行业中不同参与者如何进入市场。
汽车行业需求
机器人激光应用在通用汽车公司工厂进行“汽车技术推动了激光应用，”FANUC 的 Sharpe 说。 “汽车往往比一般工业有更多的资金，并且比航空航天更快的程序。
“回到上世纪 90 年代后期，它是液压成型，”夏普说。 “Hydroform 是将管子吹胀以获得最终形状，然后您可以制造出据称更便宜、更轻、更坚固或更适合定制的汽车零件。但问题是你不能用冲压模具切割它们，你需要用机械或激光修整它们。”
液压成型用于大型皮卡模型。 “那些大项目推动了销量，”他说。 “通过推动产量，激光制造商能够以更低的成本进行投资。”
最近，该行业开始使用高强度钢。这种钢比传统钢更坚固，因此需要的材料更少。这是汽车制造商用来减轻车辆重量从而满足联邦燃油效率标准的一种策略。
“那些你不能真正用模具修整的东西，”Sharpe说。 “如果你在模具中修剪它们，你的模具寿命......你会得到几百个周期。”因此，他说，这鼓励了使用机器人激光设备进行切割。
其他轻量化策略包括使用铝，which 需要新的方法来连接铝和钢，同时避免腐蚀。他说，这也导致更多地使用机器人激光设备。
“在过去的几年里，我们看到更多的美国铭牌在做欧洲人可能已经这样做了十年……采用铝结构并将其粘合到镀锌金属板上，然后将其铆接到其他东西上，”他说。 “这些东西真的来了。”
FANUC 参与了通用汽车公司凯迪拉克 CT6 的生产，该车型混合使用铝和高强度材料强度钢。豪华四门是通用汽车开发的钢铝点焊工艺的领先应用。
轻量化和使用新材料，“它非常对人们在这些应用中应用机器人技术非常有效，”Sharpe 说。 “激光器已经下降 [成本]。材料科学是g 证明了，这使他们能够将这些技术结合起来，为我们制造更好的车辆。”
配备激光的 FANUC 机器人用于焊接应用。激光机器人技术的进步他说，这刺激了航空航天领域的使用增加。
“我们正在做的很多事情都是专门针对涡轮机的支柱和螺丝进行硬面处理的”夏普说。他说，对于维修工作，可以使用“使用粉末金属或送丝系统”的激光工艺“来建立这些备份”。此外，对于复合材料，激光可用于在应用粘合剂之前清洁表面，他说。
增材制造也为增加激光机器人的使用开辟了机会系统。而 3D 公关尽管 inting 直接根据数字设计生产零件，但其中许多零件的表面仍然很粗糙，需要额外的工作。 “激光机器人技术可用于加工：机加工、平滑、研磨或其他任何东西，”Sharpe 说。
“我们是运动和运动规划与控制方面的专家， “ 他说。 “我们还拥有激光加工和控制方面的专业知识。我们的职责是将它们一起推向市场，但我们也会根据客户的要求与其他公司合作。”
FANUC 的首要任务之一是提高其机器人的精度。 Sharpe 说，随着精度的提高，“您可以做的应用程序越多。”
'更稳定'
与 FANUC 合作的一家公司是 Prima Power Laserdyne。两人合作为航空航天客户开发了一个系统，VanderWert 拒绝透露，其中 FANUC 机器人装载和
“通常情况下，人们不会将小批量生产视为机器人装卸的情况，”Prima 的 VanderWert 说。 “客户说他想要它。”那是因为客户发现“机器未得到充分利用。当零件完成时，操作员总是会休息。”客户“希望自动装载和卸载零件。”
Universal Robots 的 UR5 机器人使用 Rofin 20-W 光纤激光器在加拿大制造商 The Ringlord () 上雕刻阳极氧化铝名片。Prima Industrie，Prima Power 的母公司，最初是在 1970 年代后期制造用于检查应用的关节臂机器人。 Prima Power Laserdyne 开始使用 C 制造激光系统具有三个线性轴和两个旋转轴的自流机器人。
“如今的激光源更加稳定，”VanderWert 说。 “机器更稳定。”
机器人激光系统也将受到物联网技术的影响，使机器能够相互通信并允许操作员监控通过智能手机和平板电脑设备。
“我们在这方面还很早。在新机器中，你可以收集到大多数客户不知道如何处理的大量数据，”他在后续电子邮件中说。物联网可能会首先帮助进行预防性维护，“这样激光加工出来的产品就不会出现真正的问题。”
'不那么复杂'
Trumpf 的 Hromadka 说“最大的单一改进”是“激光器使用起来更简单、免维护且省时”SS 复杂。激光和机器人“都由工业中相同的东西驱动，以实现 24/7 的正常运行时间。他们受到相同的工业动机的驱动。”
操作员“将因为这些系统的复杂性而接受不同类型的培训，”他说。
“我们将看到对具有更高技能水平的技术人员的需求。自动化减少了对手动任务培训的需求，但系统更加复杂，因此工作培训也需要解决这个问题，”Hromadka 说。 “我认为培训量不会减少。”
软件改进
ABB 的 Hixon 则表示，“软件是激光应用方面最大的改进。”
“机器人离线编程软件我有提高了以前点对点编程所依赖的编程质量，”他说。与此同时，他说，“多年来，运动算法得到了改进，可以微调速度和加速度，同时最大限度地减少位置误差。”
预计会有更多改进未来几年。
“地平线上的一大进步是机器人边做边学，”Hixon 说。 “集成自校准技术和自学习以优化性能是机器人将继续改进的领域。”
Hixon 还表示培训很重要，但应该由客户的“技术冠军”完成。
“因此，较新的机器人技术更容易通过动手学习，而不是训练有素的员工经验。但明确的技术领导者仍然需要参与其中。”
Vision Systems
Universal Robots 的 Moore 还表示，激光系统的价格越来越低。
“可以想象，现在即使是小商店也能买得起激光焊接系统，”摩尔说。 “将激光引导到柔性光纤 [管] 而不是镜子系统的能力意味着几乎可以在任何机器人上轻松安装小型激光系统。因此，激光扫描仪和打标工具，尤其是检测工具的需求增加，这推动了进一步的创新。”
Moore 说视觉系统将随着处理器的改进而改进更好的。 “这将带来更好的检测工具和光学器件，”他说。 “振镜扫描仪将继续改进，尺寸不断缩小。”
物联网为该行业带来了潜在的收益和挑战，他说。
“我们自己的机器人有一个传球系统保护其操作的词语，并且只允许操作员选择来自外部系统的输入，”摩尔说。 “太多的物联网系统几乎没有或零保护免受黑客攻击、脚本注入或来自意外人员的远程监控。”
