激光加工（gōng）即是利用激光作（zuò）為能量，將材料熔（róng）化而後（hòu）成型的（de）一種加工方法。按加工的目的，可（kě）以（yǐ）分為（wéi）激光切割、激光打標、激光焊（hàn）接、激光熔敷（fū）、激光增材製造等。激光的溫度可達到（dào）6000°，作用於材料能瞬間將材料熔化甚至氣化。作為典型的熱加（jiā）工，以熱影響區小、加（jiā）工速度（dù）快，成型後無需後續（xù）加工而著稱，特別適合於薄板或受（shòu）熱容易變（biàn）形的材料。考慮（lǜ）到激光的安全性，以及激光（guāng）加工的高效性，激光加工通常采用自動化輔助生產，能高效（xiào）完成加工任（rèn）務。
 

      激光加（jiā）工的基礎是激光加工（gōng）係統，武漢法利萊的（de）萬瓦加（jiā）工（gōng）係統，集激光切（qiē）割、焊接、熔敷、掃描焊一體，是激光加工係統（tǒng）的集大成者。
 

      一套完（wán）整的激光加工係統包括激光器（含光纖、冷水機和穩壓（yā）電源）、激光頭、運動機構（機（jī）器人或機床）、工作平台、其他輔助裝備（工控機、冷幹機、輔助水氣等）。以下簡要介（jiè）紹激光器、激光頭和運動機構等（děng）三部分。

      圖1 激光加工係（xì）統模型（上）和萬瓦激（jī）光器（下）

   
      激光器是激光加工的核心，目前（qián），主要采用光纖激光器，其（qí）光束質量好，電光轉化效率高，免（miǎn）維護，適合於各種材料加工。
 

      目前主流的激光器有CO2激光器、光纖激光器、半導體激光器、碟片（piàn）激光器等。
 

      方向單（dān）一是激光的主要特性，基於這一點，可以通過光學傳輸輸出不（bú）同大小的光斑，從而適用不（bú）同的加工（gōng）。另外，激光能量集（jí）中，使得（dé）激光的穿透能力強，適用於厚板的加工。
 

     激（jī）光加工係統適應於加工件結構特點的運（yùn）動機械構成其運動（dòng）機構，通常采用機床加工，目前主流的加工手段是機床（chuáng）加工，其加工（gōng）精度高（gāo），穩定性好，主要應用（yòng）於二維加工，包括激光（guāng）打標、激光切割、激（jī）光熔敷；采用機械手臂，柔性好，易於實現三維加工，包括三維激光切割，激光焊接等；加工精度比機床（chuáng）精度（dù）差（chà），靈活（huó）性更佳，占地麵積相對較小（xiǎo）。

      圖2 機床（上（shàng））和機器人（下）

      激光（guāng）頭是激光加工輸出（chū）光能量的終端機構，通過光學鏡（jìng）片組（zǔ）合，先將激光擴束（shù），然後（hòu）通過（guò）光學（xué）鏡（jìng）片將激光放大的過程。按照（zhào）激光加工的（de）功能，可分為激光（guāng）切割頭（tóu），激光焊接頭，激光熔敷頭，掃描激光頭，激光打標頭等。
 

      普通的激光切割頭，附帶吹氣嘴，采用高壓能將激光熔化的材料（liào）吹除，從而形成切縫。目前汽（qì）車廠主流使（shǐ）用的激（jī）光釺焊頭，其附帶激光自動聚（jù）集功能，從而更（gèng）加（jiā）有利於激光加工（gōng）的（de）穩定性。掃描激光頭，能利用（yòng）鏡片角度的（de）轉動和位置（zhì）的移動，保證激光作用於工件的光斑大小（xiǎo）不變，而且通過精（jīng）確（què）的控製，在（zài）激光頭姿態不改變的前提下，能夠實現圓形，直線段，C型等結構的焊縫結構。

       1 激光焊接（jiē）頭；2 激光釺焊（hàn）頭；3 激光切割頭；4 激光掃描焊接頭光束原理
       圖3 各種激光加工頭

  
      激光（guāng）加（jiā）工應（yīng）用效果如下所示

      1 激光打標；2 激光釺焊；3 激光切割；4 激光增材製造
      圖4 激光加工效果圖

      機器人應用
 

      蒸氣機的發明，部（bù）分的解放了人類（lèi）的雙（shuāng）手，使得工業革命變成一種可能；發電機的發明（míng），電（diàn）力代替人手（shǒu）工勞作得到普及；計（jì）算機等的發明，給機械安裝大腦，帶來機械運行速度的極大提升（shēng）；未來智能工廠的普及，將使得製造不再以標準化的產品為準，而將以人的個性（xìng）化需求為基礎，通過智能控製整個產業（yè）鏈，極大的滿足個性化需（xū）求，而且能有效的提升產品的生產（chǎn）效率。機器人的應用，是通向智能製造的一個基礎。
 

      目前，主流的機器人廠家有德國KUKA，日本的（de）FUNAC，瑞典的（de）ABB，國內有首鋼的莫托曼（màn）和沈陽新鬆機器人。機器人主要有兩部分組成，包括硬件（主（zhǔ）要是指機器人的機械手臂，包括減速機、編碼（mǎ）器等）和軟件（機器人本（běn）體的（de）控（kòng）製（zhì）器（qì））。
 

      工業機器人有以下（xià）三大功能：
 

      1、運動功能（在可達空間內任意點的運動到（dào）達）；
      2、信（xìn）號交換及功能實現（與其他設備進行信號交換，控（kòng）製其他設備（bèi）的開啟（qǐ）和關閉，或被PLC控製與其他設備一起實現功（gōng）能）；
      3、仿真（zhēn）及軌跡模擬（圖5如示，通過仿真及軌跡模（mó）擬，研究機器人（rén）軌跡的可達性、CT循環時間等）。
  

      
      圖（tú）5 機器人模（mó）擬（上（shàng））及機器人軸數（下）
    
             

      關於機器人的選型，考慮以下問（wèn）題：
 

      1、品牌及定價；
      2、負載：機器人六軸負載重量和轉動慣量；
      3、軸數：機器手臂的軸數量（如（rú）圖5右所示（shì））；
      4、行程：機器人所能達到的最大路徑區間；
      5、精度：達（dá）到某位置點的精度（dù）和重複運動的定（dìng）位精（jīng）度；
      6、安裝方式：水平或倒置；

      機器人的主要應（yīng）用如下：點焊、搬運、噴塗、切割、塗膠（如圖6）等（děng）；

      1 點焊；2 搬運； 3 噴（pēn）塗；4 塗膠；5 切割
      圖6 機器人應用           
   

      機器人視覺

     機器人視覺（如圖7）是使機器人具有視覺感知功能的係統，是機器人係統組成的重要（yào）部分之一。機器人視覺可以通過（guò）視（shì）覺傳感器獲取（qǔ）環境的二維圖像（xiàng），並通過視覺處理器（qì）進行（háng）分析和解釋，進而轉換為符號，讓機器人能夠辨識物體，並確定其位置。機器人視覺硬件（jiàn）主要（yào）包括圖像獲取和視覺處（chù）理兩部分，而圖像獲取由照明係統、視覺傳感器、模擬－數字轉換器和幀存儲器（qì）等組成。根據功能不同，機器（qì）人視覺可分（fèn）為視覺檢驗和視覺引導兩種，廣泛應用（yòng）於電子、汽車、機械（xiè）等工業部門和醫學（xué）、軍事領域。汽車行業中，經常用機器人（rén）視覺來讀取車（chē）輛類型、測量車身的尺寸。
  

     圖7 機器（qì）人（rén）應用