一种基于RTLinux的五自由度开放式并联激光加工数控系统

5 激光工艺模块设计及实现（Design and realization of the laser processing module）

    并联激光加工数控系统还要包括激光工艺模块，该模块用于设置和调整激光加工工艺参数，包括激光功率控制、离焦量控制、偏距控制、激光器状态等参数，如图5所示。

    图5 激光加工参数界面

    激光功率设定参数是通过轴控制板发送给激光器的，激光器将此参数作为输出功率曲线的幅值。离焦量是指焦平面与被焊工件上表面的距离，这里将离焦量作为激光焦点和第5轴旋转中心距离的修正参数，传递给正反解模块。光束中心偏离加工轨迹的距离叫偏距，偏距设置用于XY、YZ、ZX平面加工。这里规定光束中心在加工轨迹右侧偏距为正值，左侧为负值。

6 实验与结论（Experiment and conclusion）

    使用便携式三坐标测量机对并联机器人末端精度进行检测。并联机器人末端由(0，400，0，0，0) 沿直线运动到(1000，400，0，0，0)，测出误差如图6所示（图中横坐标为X轴位置坐标，纵坐标依次为X、Y、Z轴位置误差和单位激光光轴矢量在X轴的投影I、在Y轴的投影J、在Z轴的投影K的误差）。

    图6 并联机器人位姿误差曲线

    由实验数据可得出并联机器人位置误差约达到0.2mm，姿态精度约为0.05°。用并联机器人分别以功率4kW、速度7m/min和功率1kW、速度7m/min焊接直线和圆，如图7所示，图(a)为并联机器人实体照片，图(b)为焊接过程的照片，图(c)为焊接样件。结果如图7(c)所示，焊缝均匀平滑，可见本并联机器人运动连续性和稳定性符合激光焊接要求。

    并联机器人具有机械结构简单、控制系统复杂的特点，需要根据不同的结构形式设计不同的控制系统。本系统的开放式设计可提高开发效率，降低开发成本，使并联数控系统的开发、维护和推广变得更加容易。实验证明本文开发的基于RTLinux的五自由度并联激光焊接数控系统性能达到了激光焊接的实际应用要求。

    图7 并联机器人激光焊接实验图