Renault 采用一套Agilaser焊接C85的前門部件（見圖3），替代了原先使用的需要12臺機(jī)器人電阻焊的系統(tǒng)，原系統(tǒng)需要占地1050m2 ，而采用5機(jī)器人加工站的 Agilaser僅占地808 m2 。兩臺 Agilasers以66秒的周期生產(chǎn)部件，焊接93條右側(cè)及左側(cè)激光焊縫，而以前需要電阻點(diǎn)焊130個右側(cè)和左側(cè)焊點(diǎn)。在 Renault公司，一臺Agilaser在C65型號的前門焊接38條激光焊縫，僅使用兩套相同的夾具。

圖3. Renault使用一臺 Agilaser焊接C85的前門部件

　　盡管這些CO2 激光系統(tǒng)從所記錄的正常工作時間來看，穩(wěn)定性超過98％，但它們?nèi)匀粵]有被認(rèn)為是主流的加工手段，這是由于它們先天在CNC機(jī)床結(jié)構(gòu)上的問題導(dǎo)致。因?yàn)閹缀跛械钠嚥考蛙嚿砗附邮峭ㄟ^關(guān)節(jié)型的機(jī)器手完成的，而如果使用激光，可選的光束傳遞方式就是通過光纖。

      作為將遠(yuǎn)程焊接帶入下一個階段所作的努力和歐洲“遠(yuǎn)程焊接”項(xiàng)目的一部分，Comau公司開發(fā)了3D掃描頭，并在兩年前第一次在慕尼黑激光展上亮相。這一系統(tǒng)配備了Rofin Sinar 4.0千瓦半導(dǎo)體二極管泵浦Nd:YAG激光器，光束傳遞通過一根捆綁在傳統(tǒng)機(jī)器手上的400微米直徑的光纖。Comau Pico 很快認(rèn)識到這種模式帶來的限制，特別是在使用更高光束質(zhì)量（更高亮度）激光器如圓盤激光器和光纖激光器時。

　　在大部分遠(yuǎn)程激光掃描頭上，F(xiàn)-theta 鏡用來將光束的焦點(diǎn)保持在和鏡片固定距離的位置上，而不論光束的方向性。這一昂貴的設(shè)施有很大的直徑，其工作范圍稍大于其直徑，由于F-theta 使得光束相對鏡片保持垂直，其代價是犧牲光束質(zhì)量和光斑大小的變化。而這同樣意味著掃描頭必須持續(xù)重定位并/或放置，采用動態(tài)的六軸標(biāo)準(zhǔn)關(guān)節(jié)式機(jī)器人系統(tǒng)。 Comau Pico的SmartLaser（見圖4）實(shí)質(zhì)上把鏡片集成進(jìn)空心的機(jī)械手中。這一光學(xué)準(zhǔn)直/放大模塊 （類似望遠(yuǎn)鏡）取代了用于傳統(tǒng)激光掃描設(shè)備上的F-theta 模塊（見圖5）。

圖4. SmartLaser是高速3D系統(tǒng)

圖5.該光學(xué)準(zhǔn)直/放大模塊取代了 F-theta
模塊在傳統(tǒng)激光掃描設(shè)備上的位置

　　在SmartLaser背后的想法是創(chuàng)造一種高速3D系統(tǒng)，其加速度比機(jī)器人要高60到70倍，在焊接區(qū)域內(nèi)擁有8g的動態(tài)加速度。該系統(tǒng)擁有的可編程焦距大于750mm，實(shí)際上在750mm到1200mm之間，能極大擴(kuò)展系統(tǒng)的工作距離。這還意味著所有的光學(xué)軸，鏡筒的X,Y和Z軸和掃描頭都能完全集成在焊接系統(tǒng)中，擁有全面的離線編程能力。該創(chuàng)新的掃描頭（見圖6）裝配在機(jī)器手前臂的端部，包括兩塊鏡片，第一塊在30度角范圍運(yùn)動，另一塊在240度角范圍運(yùn)動。該集成允許快速的重復(fù)定位，在景深上能得到2到3倍的增加而光斑的大小變形幾乎可忽略不計(jì)。

圖6. 前臂端部的掃描頭包括兩塊鏡片，第一塊在30度角范圍運(yùn)動，
另一塊在240度角范圍運(yùn)動

　　不像其他掃描頭遠(yuǎn)程焊接系統(tǒng)，該系統(tǒng)所有的軸，運(yùn)動部件和鏡片，均由一個標(biāo)準(zhǔn)的軸控器通過視校面板操縱。這使得編程非常簡單便能控制所有的焊接參數(shù)，光束方向以及重新定位時的激光變化。

　　機(jī)器人擁有最大化的工具中心點(diǎn)速度 1.5 m/s ，加速度1.2 m/s2 。鏡片軸有最大速度4 m/s ，加速度80 m/s2。SmartLaser系統(tǒng) 100mm距離的Z向定位時間僅為70 ms ，而采用二維掃描頭的傳統(tǒng)機(jī)器人需要 580 ms。這意味著我們能在一個焊接周期內(nèi)完成高達(dá)200到300條焊縫的焊接。

　　光纖和光耦連接在機(jī)械手上而不是掃描頭上，從而降低了機(jī)械應(yīng)力和疲勞強(qiáng)度，減少了光纖損壞的可能。這和其他的特征一起降低了維護(hù)的要求。

　　Comau目前正在歐洲測試第一臺SmartLaser 系統(tǒng)，并且將有一臺在美國進(jìn)行用戶測試。公司希望看到在下一年初獲得來自汽車行業(yè)的第一筆訂單?？梢韵氲降氖欠謺r多工位/機(jī)器人安裝能被用于依次加工多個部件，因而激光器一直都在焊接狀態(tài)，一個工位焊接的同時新的部件也在其他工位完成上料。

　　結(jié)論

　　遠(yuǎn)程激光焊接的概念仍然在發(fā)展當(dāng)中，系統(tǒng)不斷被改良以滿足用戶生產(chǎn)中的需求。

　　供應(yīng)商正努力降低高昂的初始設(shè)備投資和夾具復(fù)雜性所帶來的影響。激光技術(shù)的發(fā)展，比如更短波長和光纖及鏡片導(dǎo)光方式正在研究當(dāng)中，此外還有不使用保護(hù)氣體的手段。

　　使用傳統(tǒng)激光器進(jìn)行多工位加工以最大化激光使用時間，用于更高產(chǎn)量的生產(chǎn)已經(jīng)成為了現(xiàn)實(shí)。