[发明专利]一种基于MFC的厚大件机器人等离子切割系统及切割方法

说明书

技术领域

本发明涉及等离子切割领域，具体涉及一种基于MFC的厚大件机器人等离子切割系统及切割方法。

背景技术

近年来，在海洋工程、核电、航空航天、船舶、石油化工等装备制造业，其设备日趋大型化，对厚大型结构件的需求日益增加，迫切需要大量优质高效的厚板热切割技术和装备。等离子切割具有切割成本低、切割效率高、切割质量好等优点，得到了广泛应用。

随着机器人技术的发展，机器人技术和等离子切割技术的结合成为必然趋势，通过对机器人的编程和控制，实现切割路径的规划，显著提高了等离子切割的加工能力和切割效率，对厚大件和复杂形状的切割具有重要意义。在厚大件等离子切割时，受限于等离子电源的功率，普遍采取的是多台电源简单并联切割来提高切割功率。由于每台电源输出特性的不同，容易造成输出电流不均，从而导致切割质量不稳定和切割效率较差。因此，结合机器人技术、等离子切割技术、自动控制技术和逆变电源技术的机器人等离子切割系统将成为厚板切割领域的未来发展方向。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，提供了一种基于MFC的厚大件机器人等离子切割系统，在切割厚大件时，利用MFC控制面板及程序实现等离子电源、机器人、配套设备的自动化协同工作，完成高质量等离子切割，并能够实现多台等离子电源的均流并联，提供更大工作功率和工作效率，满足厚大件材料的切割要求。

本发明的另一目的在于提供一种基于MFC的厚大件机器人等离子切割方法。

本发明的目的可以通过如下技术方案实现：

一种基于MFC的厚大件机器人等离子切割系统，包括用于用户给定切割方案和切割参数，设定机器人运动轨迹，控制切割流程，显示和处理故障信息并对设备进行调试的MFC控制面板、接收MFC控制面板给定信息并反馈切割信息及故障信息，控制气路装置，冷却装置及起弧装置工作的数字化等离子切割电源、接收和反馈机器人运动信息及故障信息并实现机器人稳定运动的机器人控制系统、用于实现对切割对象切割作业的等离子切割割炬及夹具、提供等离子切割过程中所用气体的气路装置、对等离子电源及等离子切割割炬进行冷却的冷却装置、为等离子切割提供起弧的起弧装置以及连接线路，所述MFC控制面板一端与数字化等离子切割电源依靠14芯通讯总线连接，另一端与机器人控制系统通过CAN通信总线连接，所述数字化等离子切割电源通过电源内部的继电器模块控制气路装置、冷却装置和起弧装置工作，并通过连接线路连接至等离子切割割炬，所述等离子切割割炬通过夹具连接到机器人控制系统的机械臂上。

进一步地，所述CAN通信总线包括CAN通信线、开关线和电流电压采集线路。

进一步地，所述机器人控制系统包括机器人控制柜和机械臂。

进一步地，所述MFC控制面板能够针对等离子切割具体的工况，采用MFC程序编写出相应的控制面板。

进一步地，所述数字化等离子切割电源的主电路采用全桥逆变电路拓扑，能够根据MFC控制面板给定的切割具体工况要求，采用电源均流并联算法，利用均流并联控制电路，以多台并联输出或单台输出的形式，满足切割要求。

进一步地，所述数字化等离子切割电源的均流并联控制电路包括STM32系统、逆变驱动电路、三相整流电路、全桥逆变电路、整流滤波电路和电流检测电路，所述三相整流电路、全桥逆变电路和整流滤波电路依次连接；三相整流电路与三相电源输入端连接；整流滤波电路与等离子切割割炬连接；电流检测电路分别连接整流滤波电路与STM32系统的ADC模块；逆变驱动电路分别连接STM32系统的PWM输出模块和全桥逆变电路。

进一步地，所述均流并联通过如下步骤实现：用户通过MFC控制面板设置切割参数，先由程序判断设置的切割电流是否大于设定数值，如果大于设定数值，则通过CAN通讯设置两台数字化等离子切割电源并联输出，否则单台进行工作；若两台数字化等离子切割电源并联输出，则STM32系统通过调节PWM输出模块控制逆变驱动电路的占空比，来控制全桥逆变电路的工作，从而调节输出电流；而输出电流又经整流滤波电路后，通过电流检测电路反馈到STM32系统中，实现闭环电流调节；数字化等离子切割电源与数字化等离子切割电源之间通过CAN通讯实时通讯，使两台数字化等离子切割电源输出的电流保证均流，实现均流并联输出。

本发明的另一目的可以通过如下技术方案实现：

一种基于MFC的厚大件机器人等离子切割方法，所述方法包括以下步骤：