装备中心已经与日本IHI合作，攻克激光拼焊若干个关键技术，开发出国内{dy}套激光拼焊成套生产线，具备了能够独立开发全自动激光焊接生产线的能力，同时，在激光焊接装备、激光切割装备、机器人激光制造装备、激光切冲复合装备、激光制造装备等方面开展研究与应用，取得了多项成果，现介绍如下：

一、全自动激光拼焊生产线装备系统

    激光拼焊能够实现很多类型材料的连接，而且激光拼焊通常具有许多其他熔焊工艺所无法比拟的优越性，尤其是能够焊接航空与汽车工业中比较难焊的薄板合金材料，如铝合金等，并且结构件不变形，接头质量高，重现性好。激光拼焊在汽车工业中已成为标准工艺，用于车身面板的拼焊可将不同厚度和具有不同表面涂镀层的金属板焊接在一起，然后再进行冲压。这样制成的面板结构能达到最合理的金属组合。激光拼焊的速度{zd0}为4.5m/min，而且很少变形，省去了二次加工。激光焊接加快了用冲压零件代替锻造零件的过程。采用激光焊接，可以减少焊接宽度和一些加强部件，还可以压缩车身结构件本身的体积。

    装备中心经过对板材焊缝制备与矫正、板材高效传输与定位机构、拼焊跟踪技术、拼焊工艺与工艺库、质量自动检测技术、非线性拼焊技术、参数微调技术、拼焊控制技术、模块化功能软件、高速直线单元、高可靠性端拾器、高可靠性磁力分层技术、系统集成与整定技术、拼焊装备制造工艺、多组短缝焊、多组长缝焊、非线性拼焊等多项关键技术的研究开发出全自动激光拼焊生产线装备系统。

1、 系统构成

上料旋转工作台、上料单元、料片对中夹紧工作台、激光器、激光焊接单元、侧向出料装置、浅拉伸装置、下料单元、下料旋转工作台、焊缝跟踪与质量检测系统、排烟除尘设备、安全防护和控制系统组成。

2、 工艺流程

上料旋转工作台旋转上料，两块料片同时进入工作区，两台末端带有端拾器的上料机器人将两块料片吸起并放置在对中夹紧工作台上，料片自动定位、夹紧、对中，激光头沿焊缝直线运动的同时对两块料片进行对接焊。侧向出料装置将焊接成型钢板拉出，钢板进入下料工位，由下料机器人完成下料，放置在下料旋转工作台上并码垛。

3、 系统特点

• 采用机器人自动物料传送；
• 精定位工作台及压紧系统；
• 具有焊缝跟踪和质量检测系统；
• 生产过程全部自动化；
• 汉化操作界面，操作简单；

4、 技术参数

• 年产量                   100万件/年；        
• 焊接速度                 3.5 – 10 m/min；
• 焊接板材厚度             0.5mm - 3.0mm ； 
• 焊缝长度                 180mm – 1650m；
• 定位精度                 0.1mm                         

激光拼焊过程

侧向出料                              下料装置

激光焊接单元                    自动对中夹紧装置实现料片xx定位

二、半自动激光拼焊装备系统

半自动激光拼焊设备为人工实现上料、定位、下料工序作业的小型激光拼焊设备，主要面向小批量激光拼焊板生产单位或进行激光拼焊工艺研究的研究机构应用。

1、 设备组成与作业流程

    手动激光拼焊设备主要由定位对中工作台、焊接单元、激光器及附属设备、控制系统等组成。焊接生产时，由操作人员手工将钢板放置在定位对中工作台面上，并将钢板紧靠正向与侧向定位基准销，按下启动按钮；设备自动将钢板压紧并对中，形成焊接条件，激光焊接单元Y向行走，将钢板焊接成形；操作人员手工将焊接成板取出和码垛。

2、 设备特点：

•         手工上下料与定位；
•         焊接区激光局部防护；
•         自动压紧与对中，xx钢板间隙；
•         焊接过程监视与焊后质量检测；
•         焊接参数可调整跟踪；

3、 适用客户：

•          小批量激光拼焊板生产单位；
•          激光拼焊工艺研究的科研院所；

三、五坐标激光焊接装备系统
    五坐标自动激光焊接设备由激光器、移动工作台、龙门式横梁、飞行光路和自动补偿系统等组成，采用激光作为加工手段，是集机、电和光为一体的复杂系统，能够完成多种材料的多种形式的焊接，光路采用国际{lx1}的多轴飞行光路形式，能够实现空间三维焊接。

五轴激光焊接装备在功能上它克服了传统激光加工机的许多弱点，能进行复杂的3D焊接，具有较好的焊接、切割质量，降低了加工成本，提高了加工速度和精度。

1、 系统构成

五坐标自动激光焊接装备系统由机械系统、控制系统（数控系统）、测量校准系统、激光传播光路、焊接头、激光器、冷却器、焊接辅助系统组成。机械系统包括龙门式激光焊接单元和焊接工装夹具。龙门式激光焊接单元共有X、Y、Z、A、B五轴，其中X轴由工作台移动实现，其它四轴由飞行光路实现。这种结构形式为高精度的焊接加工提供了一个可靠、稳定的基础。焊接工装夹具是针对不同的加工产品专门设计的成套工装，其中包括多套夹紧定位装置，如焊接GIS控制柜还包括一台1轴变位机。控制系统采用德国西门子公司SINUMERIK 840D数控系统作为系统核心，实现整个设备的五轴运动控制和激光器的焊接控制。测量校准系统的功能是在焊接之前对被焊工件位置重新进行测量校准来保证焊接xx性，以达到高质量的焊接效果。激光传播光路采用飞行光路形式，激光头可实现Y、Z、A、B四轴的移动或摆动动作。焊接头作为最终执行部件是整个系统的关键所在。整个系统还包括一些焊接所需的辅助施备，如保护气体和冷干压缩空气等。

2、 系统参数

各轴有效行程

• X轴：                                                    3000mm
• Y轴：                                                    2500mm
• Z轴：                                                    1000mm
• B轴摆动半径：                                             200mm
• B轴摆角：                                                ±120°
• C轴摆动半径：                                             150mm
• C轴摆角：                                                ±180°

各轴{zg}传动速度

• 变位机A轴：                                              60RPM
• X轴定位速度：                                            30m/min
• Y轴定位速度：                                            30m/min
• Z轴定位速度：                                            10m/min
• B轴摆动速度：                                            270°/sec
• C轴摆动速度：                                            270°/sec

各轴精度：

• X、Y、Z轴定位精度：                                      0.05mm
• A、B、C轴定位精度：                                      0.1°
• X、Y、Z重复定位精度：                                    0.05mm
• A、B、C轴重复定位精度：                                  0.02°

3、 系统特点

五坐标自动激光焊接系统作为集机、电、光一体的复杂焊接系统，其有着强大的焊接性能和优点。可实现多种材料的多种形式的焊接，如对焊、角焊、叠焊，还可以进行复杂的三维焊接，如叶片的焊接。如配制专用工装夹具可进行GIS控制柜的承压焊接和密封焊接，还可实现波纹管的激光焊接。如更换相应的切割头，配备相关的工作台还可实现激光切割工作。此系统可以称之为一套多功能激光加工系统。

4、 应用领域

目前激光焊接由于其特有的优点在很多领域已经取代了一些传统的焊接方法。五坐标自动激光焊接系统由于其高精度五轴联动设计使其可以适用于汽车制造业及相关零配件加工，航空制造业及相关配件加工，电气制造业（控制柜）加工，卫浴厨具制造，热交换器行业，模具制造业、金属板材加工业等领域。

四、机器人激光焊接成套设备

1、 设备简介

机器人激光焊接成套设备是基于机器人机构，利用YAG 激光器产生的大功率高能密度定向激光，实现汽车用钢板、船体钢板等板材自动焊接的成套生产设备。由于YAG 激光采用光纤传输,可将光束传送到远距离加工点，并且光纤自身可自由变换形状，在机器手的夹持下，其运动由机器手的运动决定，因此能匹配xx的自由轨迹加工，完成平面曲线、空间的多组直线、异形曲线等特殊轨迹的激光焊接。

设备主要应用于汽车、钢铁、船舶行业的激光拼焊、钎焊等焊接加工，同时可以应用于叶轮等零件的异形曲线的轨迹焊接加工，以及航空领域中铝合金、超强钢、钛合金等材料的空间曲面零件的成形加工。与激光拼焊生产线相比，具有造价较低、适用面宽的优点，适合于对生产节拍要求相对略低的场合。

2、 设备组成与作业流程

系统的组成主要由焊缝实时跟踪系统、焊缝质量实时检测系统、工业机器人或并联机器人本体、自动送丝系统、固体激光光源（复合焊配MIG焊接机）、工装夹具及控制系统等几部分组成。机器人夹持激光头（复合焊时为激光头和MIG头复合）在焊缝跟踪系统的识别下，自动完成拼焊过程，同时对焊接质量进行实时检测。

该设备具有曲折线激光焊接、空间多组直线和空间曲线焊接的功能。

3、 设备功能及特点：

•         平面直线激光拼焊；
•         平面曲线激光拼焊；
•         空间多组直线、异形曲线的拼焊、钎焊激光焊接；
•         焊缝跟踪与精度补偿功能；
•         焊接过程监视与质量检测；
•         送丝速度、激光离焦量等参数智能调整；

该设备采用柔性化、智能化设计，功能模块化，具有适应性强、精度高等特点。同时，提供针对用户需求的应用解决方案，满足用户的多种焊接要求。

4、 适用客户：

•         汽车、钢铁、船舶等行业的激光焊接生产单位；
•         激光焊接工艺研究的科研院所；

5、 系统参数与组成：

a) 平面布局图

                        1.  Fronius TPS4000自动送丝机   2.  曲折线焊缝工作台
                        3.  ABB IRB4400机器人         4.  空间曲线工作台
                        5.  控制柜（含机器人控制柜）   6.  跟踪检测系统控制柜
                        7.  操作台及工控机

b) 三维布局简图

c) 设备方案之一及激光拼焊焊接效果

    机器人激光焊接系统布局图

   采用跟踪和补偿之后的定位效果（a.一般补偿表校正后效果，b.xx补偿表校正后效果）

采用{sjlx}的非线性补偿技术，通过xx计算非线性补偿表，使得在跟踪非线性焊缝时仍然能获得{zj0}的激光光斑定位。针对大批量加工，补偿表只需一次性生成，就可以使焊接质量始终达到{zj0}。

系统组成如下图所示，该系统集视觉传感模块、中央控制模块和现场执行模块于一体，构成了基于现场工业总线的系统模块集成的适应性应用系统。

控制系统组成框图

    装备中心有更多机器人激光焊接系统的实物照片和视频录像，包括直线长焊缝（2000mm）和曲折线焊缝的激光焊接，感兴趣的单位请来信来电联系。

五、激光焊缝跟踪系统

激光视觉焊缝跟踪系统具有抗干扰能力强、跟踪精度高等优点，可以广泛应用于各种自动焊接设备中，能够有效提高焊接的自动化水平，提高焊缝焊接质量。激光视觉焊缝跟踪系统包括视觉传感器、图像处理单元、伺服控制单元、运动执行机构以及专用电缆等。

激光视觉焊缝跟踪系统可应用于激光焊接的焊缝实时跟踪。视觉传感器的水平分辨率可达0.01mm，安装于焊炬的前端，采用密封设计，适用于高温工作。该系统可以计算对接、角接、T型接、搭接等不同形式焊缝接头的接头位置，同时可以监测接头的几何尺寸（焊缝间隙、错配等），并且可以实现跟踪过程的实时图像显示，系统依据计算结果控制运动执行机构调整焊接工具路径，实现跟踪。

六、激光焊接质量检测系统

激光视觉焊缝质量检测系统可以广泛应用于各种自动焊接设备中，用来检测焊后焊缝的质量，保证焊缝质量符合要求，能够有效地提高焊接自动化水平。质量检测系统包括视觉传感器、图像处理单元、缺陷识别系统以及专用电缆等。

激光视觉焊缝质量检测系统可以实现几何缺陷检测和焊缝表面质量检测两部分，可以将视觉传感器安装在焊炬后方进行在线质量检测，或者用于单独机器人末端或人手进行离线检测。该系统采用先进的图像处理算法，应用计算机焊缝质量检测软件系统，处理在焊接过程中视觉传感器提供的信号，不仅能查出趋向瑕疵，譬如不规则的几何缝隙(缝隙入射, 边缘位移, 根下陷等)，而且还能查出小程度的瑕疵, 譬如气孔和孔洞。检测精度可以达到0.05mm，速度可以达到8m/min。

该系统功能完善，具有实时性好、适应性强、检测精度高的优点。

激光制造

可供的拼焊板指标如下：

•       年产量：80万件/年；
•       生产节拍：15 s；
•       焊接速度：3.5-10m/min；
•       板厚： 0.5 mm ～ 3.0 mm
•       板料尺寸(前)  焊接方向：180 mm～1650 mm
•       垂直焊接方向：170 mm～1000 mm
•       板料尺寸(后)  焊接方向：180 mm～1650 mm
•       垂直焊接方向：370 mm～1000 mm
•       焊缝长度：180 mm～1650 mm
•       焊接后的板料尺寸  焊接方向：180 mm～1650 mm
•       垂直焊接方向：540 mm～2000 mm
•       焊接材料：0.7-3mm厚的低碳钢板、不锈钢板、镀锌钢板、高强度钢（800Mpa）
•       可用材质：DC04、DC06、BUSD、SPCE、SPCC、DX54D+Z、DX56D+Z等
•       焊缝长度：可焊接直线焊缝长≤1.20m
•       焊接形式：搭焊、对焊等
•       焊接类型：等厚板焊接、不等厚板焊接
•       应用部位：

 
激光制造技术服务

l        激光制造技术咨询与技术方案论证

• 承担国内外企业委托的激光加工项目的方案论证和可行性研究业务。
• 为企业开发激光加工新工艺，提供集成大型激光加工成套设备的全面解决方案。

2        激光工艺实验服务

• 承担国家激光制造科研项目的工艺实验课题；
• 承担企业委托的新材料激光加工工艺实验项目。

3        激光制造培训

• 为企业培训激光加工技术人才、操作人才和设备维护人才；
• 根据企业要求举办激光制造技术培训班或技术讲座；
• 每年举办国际/国内激光制造技术交流活动。

4        激光设备维护服务

• 企业激光设备的委托代理保养服务
• 企业激光设备的光路系统的调试服务；
• 企业激光设备的易损件备件服务；
• 企业激光设备的故障诊断；