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机器人激光加工是指将机器人技术应用于激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加柔性的激光加工作业。该系统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的模型，继而生成加工曲线。典型的机器人激光加工技术类型包括激光焊接、激光熔覆、激光切割等，如图1-9所示。
图1-9 机器人激光加工技术类型
激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密自动化焊接方法。激光焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。典型的激光焊缝如图1-10所示。
1）机器人激光焊接系统组成
图1-10 激光焊缝
机器人激光焊接系统包括焊接机器人（包括机器人本体、控制系统、示教器）、焊接电源、专用焊枪、焊接工装夹具、焊接传感器及系统安全保护设施等。其中机器人的任务是精确地保证机械手末端（焊枪）所要求的位置、姿态和运动轨迹。
2）机器人激光焊接技术的应用
机器人激光焊接的主要应用领域包括：
（1）工程机械制造领域。在该领域，焊接劳动条件差、热辐射大，同时也有很多大型设备，也增加了焊接的难度。机器人焊接系统，解放了人工的劳动强度，有助于提高机械制造领域的自动化水平。
（2）汽车制造领域。在该领域，传统的焊接已经不能满足汽车和汽车零部件制造的高焊接要求。机器人激光焊接系统可以对焊缝实现精确焊接，刚好放下合适的焊材填充，使焊缝美观牢固。在很多现代化的汽车生产车间，已经形成自动化焊接设备流水线。
（3）电子设备领域。该领域对焊接质量要求很高，目前也面临着严峻的挑战。机器人激光焊接可以在稳定焊接质量的同时保证生产效率，实现电子设备的精确焊接，比人工效率提高3~4倍。
（4）造船领域。在船舶结构中，船舶的焊接构件有近千个，涉及零件近万个。船舶的重要承力构件大多采用焊接构件，船体在运行过程中承受的压力很大，焊接质量要求较高。机器人激光焊接通过自动焊缝跟踪技术灵活设置焊接参数，精确焊接船舶各部分。
激光熔覆是在零部件基体表面添加熔覆材料，再利用激光的高能量，使得熔覆材料与基体材料实现冶金结合，从而形成具备耐磨、耐热、耐腐蚀和抗氧化等特点的熔覆层，进而实现零件基体修复和材料表面改性的目的。典型的激光熔覆层如图1-11所示。
1）机器人激光熔覆系统组成
图1-11 激光熔覆层
机器人激光熔覆系统主要包括工业机器人（包括机器人本体、控制系统、示教器）、激光器、激光加工头、送粉器、冷却系统、工作台及其他辅助设备等。其中机器人的作用是保证熔覆头所要求的位置、姿态和运动轨迹。
2）机器人激光熔覆技术的应用
机器人激光熔覆技术是一种高精度、高效率的表面处理技术，广泛应用于航空航天、汽车、机械、电子和医疗等领域。
（1）航空航天领域。激光熔覆技术在航空航天领域的应用，包括飞机发动机部件的熔覆（以改善表面性能）、某些重要部件的表面涂层保护、发动机燃烧室熔覆等。在该领域，激光熔覆技术也被广泛应用于制造高温合金零部件，以满足零部件要求的高强度、高温抗氧化性、高耐磨性等特性，而激光熔覆技术可以在基体材料表面形成一层均匀、致密、高质量的涂层，从而提高零件的性能和寿命。
（2）汽车制造领域。该领域也是激光熔覆技术的重要应用领域，包括汽车发动机部件的涂层保护、发动机燃烧室的熔覆修复、汽车变速箱等部件的熔覆改善。激光熔覆技术可以改善汽车发动机部件的性能，提高汽车发动机的整体性能，提高汽车的使用寿命。
在汽车领域，激光熔覆技术可以用于制造发动机缸体、气门座圈等零部件。这些零部件需要具备高强度、高耐磨性、高密封性等特性，而激光熔覆技术可以在基体材料表面形成一层均匀、致密、高质量的涂层，从而提高零部件的性能和寿命。
（3）军工领域。激光熔覆技术在军工领域也有着广泛的应用，包括军用机器人的熔覆修复、军用器材的涂层保护和军用发动机的熔覆改善等。激光熔覆技术可以改善军用器材的性能，提高军事装备的整体性能和使用寿命。
（4）电子产品制造领域。在电子领域，激光熔覆技术可以用于制造高精度的电子元器件。例如，对于微型电子元器件的制造，可以使用激光熔覆技术在其表面形成一层均匀、致密、高质量的涂层，从而提高其性能和可靠性。
激光切割是指利用经聚焦的高功率密度激光束照射工件，使被照射的材料迅速熔化、汽化、烧蚀或达到燃点，随着光束对材料的移动，同时借助与光束同轴的高速气流吹除熔融物质，从而实现将工件割开，如图 1-12所示。
1）机器人激光切割系统组成
机器人激光切割系统主要由工业机器人（包括机器人本体、控制系统、示教器）、激光器、水冷系统、光束传输系统、激光头、工件装夹系统和保护气等组成。其中机器人的任务是精确地保证激光切割头所要求的位置、姿态和运动轨迹。
图1-12 激光切割
2）机器人激光切割技术的应用
机器人激光切割系统能满足自由轨迹加工，完成平面曲线、空间的多组直线、异型曲线等特殊轨迹的激光切割，主要应用领域包括：
（1）汽车制造领域。汽车工业的很多边角，比如汽车车门、排气管经过成型过程后一些多余的边角或毛刺需要处理，如果手动切割那么精度很难达到，并且效率很低。利用激光切割机器人可以快速批量加工。
（2）装饰领域。由于激光切割机器人速度快、灵活，可以快速形成很多复杂的图形，赢得装修公司的青睐。只要是客户想要的，计算机辅助设计（CAD）出图后可以直接用相关材料裁剪。
（3）工程机械领域。使用的板材多为中板，激光切割坡口可以一次性解决下料和坡口问题，具有精度高、速度快、材料利用率低、成本低和劳动力成本低等优点。激光切割广泛应用于铁塔、幕墙、电梯、钢结构和起重机械等领域。
学习和掌握机器人激光加工技术，需要学习激光焊接技术、激光熔覆技术和激光切割技术的基本原理，以及机器人激光焊接系统、机器人激光熔覆系统和机器人激光切割系统的组成，这些内容将在本书第4章“机器人激光加工技术”中介绍。