汽車製造網採訪：通快中國 激光技術 行業與產品總監 紀江華 先生

汽車製造網採訪：通快中國 激光技術 行業與產品總監 紀江華 先生

汽車製造網 2017-09-28

2017AMTS展，通快攜新一代智能激光器、以及智能振鏡 IPFO 和焊縫追蹤系統 Seamline Remote 等新品傾情參展，尤其展示了針對汽車難加工材料解決方案。

汽車製造網採訪了通快（中國）有限公司 激光技術 行業與產品總監 紀江華 先生，接下來請跟隨我們的鏡頭一起感受通快為您帶來最專業、最高效的智能激光解決方案。

通快（中國）有限公司 激光技術 行業與產品總監 紀江華 先生

【技術分享】汽車製造中的智能激光解決方案

激光作為一種靈活且通用的工具，被廣泛用於工業製造中。第四次工業革命的誕生，正在以智能化的名義潛移默化地深入各行各業，慢慢發酵越來越廣。汽車製造是國民經濟的支柱產業，豈能不順應潮流趨勢?激光與智能的結合，不僅能攻克汽車製造中的技術難題，也能讓生產製造事半功倍。此文以通快為例，為您詳解汽車製造中的智能激光解決方案。

工業領域中汽車製造是激光應用較多的行業，典型的激光應用包括白車身的激光釺焊、飛行焊，熱成型零件和碳纖維材料的三維激光切割，動力傳動系統的激光焊接，發動機部件的激光淬火，衝壓模具的激光熔覆，以及可追溯的激光打標等。隨著自動化的提高，智能激光解決方案成為發展趨勢。智能激光解決方案包含智能激光設備、智能激光加工工藝，以及最終的智能工廠。

圖 1. 汽車製造中的激光應用

智能激光設備

一套激光加工系統通常由激光器、光纖、加工頭、機器人（或其他運動機構）所組成。激光器為製造提供能量，是整個系統的核心部件。通快的 TruDisk 激光器中，有著幾百個感測器。供電單元中的感測器可監控電壓、電流等數值，以保證激光器的供電質量和穩定性；冷卻單元中的感測器可監控水質、水量、水壓、流量等，從而保證激光器內部光學器件的冷卻效果；光學單元中的感測器可監控溫度、濕度、散射光和激光功率，保證所有光學部件工作在最適宜的環境中，並按照設定來發射激光功率，實現正常的光路傳輸而沒有非多餘的損耗。通過這些感測器，我們可以知道激光器是否工作在正常狀態，所需激光功率是否正確地傳輸到工件上。

圖2. 通快 TruDisk 激光器中光學部分的感測器

所有這些感測器的數據都是相互關聯相互影響的，比如散射光的數值大小通常與激光輸出功率成正比關係。散射光數值太高說明激光器部件有問題（失調或者是污染），需要人為地進行檢查確認。由於這些數據變化非常之快，因而精準的時間同步就非常必要，如下圖所示。數據同步可以避免因為信號傳遞的時間差異造成的誤判。通快新一代的 TruDisk 激光器中就融入了精準的時間同步協議，大大提高了數據的準確性。

圖3. 時間同步的重要性

智能激光加工過程

智能激光大大提高了激光器的生產使用時間，通快也不斷地對加工頭進行優化以實現更高的產出率。智能激光加工已經應用於汽車工業生產製造中。

圖4. 激光飛行焊接系統：激光器、光纖、振鏡、機器人

IPFO 是通快振鏡PFO的新一代智能版本。在 IPFO 中有一個標準通信介面，可與機器人和激光器相連，並通過內部處理器實現相互之間的協同工作。這樣，整套激光加工系統就可以作為一個整體來操作和編程並真正的實現激光飛行焊接。

圖5. 機器人與掃描振鏡的比較

圖6. 飛行焊接可減少節拍時間

TruTops IPFO 是通快專為 IPFO 開發的離線編程軟體。在該編程系統中，機器人、IPFO 可視作一個整體系統，在該系統中導入工件的三維數模，即可在三維數模上插入激光焊縫，編輯焊接程序。在焊接過程中，IPFO 會實時接收機器人的實際位置信息並進行計算，然後自動將激光束髮射到所需的焊縫位置進行焊接。只要工件放在正確的位置上，IPFO 將自動準確地進行焊接。通過該離線編程軟體， 還可以對焊接過程進行事先模擬，查看焊接時序，優化生產效率。

在實際工業製造中，工件的定位精度通常很難達到激光焊接的要求，特別是角接焊。相對於傳統疊焊，角接焊可以進一步減輕重量。因此我們開發了遠程在線焊縫跟蹤系統（SeamLine Remote）來探測接縫的實際位置，以實現更精準的焊接。如下圖，該系統會發射出三條線型激光到工件的接縫處，然後由攝像頭同步拍攝，並由軟體分析激光束投射在接縫時的形狀和角度，來計算出接縫的準確位置和兩層板之間的間隙。IPFO 可以根據接縫的實際位置來實時調整激光束的入射位置，保證將激光束準確地入射到接縫上，並通過根據接縫間隙實時調整光斑大小，以填補間隙，最終獲得完美的焊接。然而，我們仍然需要進一步檢測確認焊縫的質量。SeamLine Remote 上的攝像頭會在焊接完成後立刻同步拍攝焊後的焊縫，並對其成型圖片進行分析，以判斷焊縫質量。在一個工件完成所有焊接後，SeamLine Remote 自帶的零件質量評估軟體會對所有焊縫質量進行綜合評估，並根據用戶預先設定的規則來判定該零件是否合格。

圖7. SeamLine Remote 焊縫跟蹤與質量監控系統

除此之外，通快還開發了其他應用於工業製造的激光智能加工鏡頭和感測器，比如動態切割頭上的距離感測器、監控溫度和高度塑料焊接頭等。

智能工廠

集成智能設備與工藝的工作站，可以提高生產穩定性、可靠性和生產效率。然而一個工廠有很多的生產工序和工作站，要提高整個工廠的生產效率和可靠性，我們需要將所有設備和工藝進行橫向連接，從而實現整個工廠的智能生產。

通快可提供「狀態監控服務」。客戶可以將通快設備的狀態數據發送到通快服務中心，通快將對這些設備進行實時監控，對這些數據進行分析，一旦發現任何數據異常，檢測出任何隱患，通快的專家可找出問題所在，並通知客戶及時消除隱患，以避免無計劃停機，保障生產的連續可靠。

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