雖然傳統(tǒng)激光焊接使用機械手或Cartesian系統(tǒng)操縱光束或工件，但是，遠程焊接使用相對較長的聚焦光纖（在此稱為“遠程”）和掃描鏡，以控制工件上的聚焦光束。然而，真正增加光束有效工作時間的措施是大幅降低關(guān)閉時間。由于采用較輕重量和高度動態(tài)的掃描振鏡，因此可以實現(xiàn)快速的移動焊接，只是意味著激光器花費更多的時間焊接部件以及更少的時間處于等待位置以執(zhí)行下次焊接。結(jié)果產(chǎn)出量更高，工作站更少，且成本降低。圖1、遠程焊接汽車部件遠程掃描焊接用于許多汽車應用，包括：座椅（傾斜器、框架、導軌、面板）、白色車身（行李箱、后面板、車門/懸掛部件、側(cè)壁、支柱）以及內(nèi)部（儀表板梁、后部支架/帽架）；參見圖1。與傳統(tǒng)激光焊接相比，遠程掃描焊接具有下列優(yōu)點：

● 降低周期時間（通過減少定位時間實現(xiàn)）；

● 針對焊接形狀編程（能夠量身定制焊接形狀以優(yōu)化部件強度）；

● 加工大型支架（防護玻璃使用壽命更長）； 

● 降低夾具數(shù)量（通過降低工作站數(shù)量實現(xiàn)）。

       遠程激光焊接或者“飛行焊接”可組合一臺機械手和掃描儀光纖將聚焦的激光光束定位到移動工件上。它只需要幾秒鐘時間焊接元件（例如車門），激光焊接的效果卓越。機械手臂沿著工件上面大約半米的平滑路徑引導著掃描儀光纖。精致的掃描振鏡在極短時間內(nèi)將聚焦點從焊縫導向到焊縫。通過光纖傳輸?shù)墓虘B(tài)激光器（例如TRUMPF公司的TruDisk碟片激光器）位于遠處的加工站，它是提供焊接能量的源動力。掃描光學器件或可編程聚焦鏡組（PFO）器件位于激光器光纖光纜端部，將激光焦點精確定位到將要焊接的元件上的中央。PFO內(nèi)部的兩個掃描振鏡引導光束通過“扁平區(qū)域”光學裝置，該區(qū)域?qū)⒐馐劢沟狡胀ǖ木劢蛊矫妗FO還配有一個電動鏡頭，可以沿著Z軸方向上下移動聚焦平面。從整個工作范圍的一端將聚焦激光光束重新定位到另一端只需要30毫秒。

 

       遠程飛行焊接具備三個基本前提條件：首先，需要一個固體激光器提供光源。固體激光器能夠通過高度靈活的光纖纜線輸送激光束。尤其在使用多軸機械手來焊接位于三維空間內(nèi)的元件時，要求配有這種光纜。其次，要求具有卓越的光束質(zhì)量和合適功率的激光器。光束質(zhì)量是激光器聚焦能力的一種表現(xiàn)，遠程焊接要求較長聚焦長度，可以產(chǎn)生優(yōu)質(zhì)的光束質(zhì)量（即4至 8 mm-mrad），以在工件上達到合適的聚焦點尺寸（即大約0.6毫米）。汽車車身生產(chǎn)中的遠程焊接一般使用4-6千瓦的激光功率。圖2、對門板的遠程焊接顯示了具有線型焊跡和各種尺寸的“C”形或釘形焊接。第三個重要的前提條件是精確定位焊縫的位置。這要求機械手和掃描控制裝置之間實現(xiàn)軸同步。這也允許掃描儀控制裝置根據(jù)焊接形狀進行編程，例如“C”形，機械手以變化的速度在焊接部件上方移動，形成真正的“C”形。一些控制裝置采用“時間”同步的方式。問題是，如果機械手的速度由于任何原因有所變化，則焊接形狀也將變化——因為軸沒有同步。

 

     當使用PFO執(zhí)行飛行焊接時，可以實現(xiàn)任何可選形狀和尺寸的焊接模式。精準的焊接形狀并不依賴于機械手的移動速度，它適用于焊接元部件——這是那些笨拙且不精確的機械手無法完成的任務。雖然線性焊接要求的凸緣寬度比電阻點焊低得多，但是有時其它形狀（例如C形或釘形焊接）可以在增加強度和降低重量之間提供理想的平衡（圖2）。不管是短線、圓形、C形或S形焊接，激光焊縫的尺寸、布置和方向都考慮到優(yōu)化焊接組件的重量和強度。除了能夠通過對焊縫形狀進行戰(zhàn)略布置以優(yōu)化強度和重量以外，與雙側(cè)操作電阻點焊相比，單側(cè)操作激光焊接具有另一種優(yōu)點。與開放式橫斷面和成型金屬板相比，閉合式橫斷面（例如用于框架的管道和型材）剛度更大，因此提高了汽車的強度，同時降低重量和成本。

 

     與電阻點焊相比，激光飛行掃描焊接可有效用于日益增多的汽車元部件焊接。使用遠程掃描焊接，避免將點焊槍從一個焊接位置移動到另一個焊接位置，節(jié)省了相對較長的重新定位時間。掃描頭的連續(xù)移動和掃描鏡激光焦點的快速定位對于大幅增加產(chǎn)量有著重要作用。不僅如此，產(chǎn)生具有與電阻點焊相同強度的激光焊接只需要很少的時間。節(jié)約工作時間，就能增加焊接組件的產(chǎn)量以及在其上產(chǎn)生的焊縫數(shù)量。白色車間內(nèi)，對于金屬板厚度0.6-1.8毫米的車身，通常每個焊接點要求大約2秒的時間，但同樣效果的激光焊縫可以以不到0.4秒鐘的時間生成。因此，僅僅焊接時間就降低五倍。

 

     戴姆勒公司（Daimler AG）是在系列生產(chǎn)中使用遠程飛行焊接的第一家汽車制造商。為此，戴姆勒開發(fā)了“RobScan”工藝，自2007年以來一直在其德國工廠 （Bremen和Sindelfingen）以及南非（East London）用于焊接C級汽車的車身部件。目前，已有幾乎70臺RobScan系統(tǒng)投入使用。RobScan系統(tǒng)配有PFO 33掃描裝置和超過30個二極管泵浦碟式激光器，輸出功率范圍為3千瓦至4千瓦。圖3、PFO三維圖顯示了三維工作范圍。

       
       自2009年1月以來，戴姆勒一直采用第二代RobScan工作。由于縮短周期時間和提高裝置激光功率的使用，進一步優(yōu)化了生產(chǎn)質(zhì)量和成本效率。通過四種創(chuàng)新，實現(xiàn)了這些優(yōu)點：1) 激光光束的焦距位置可以沿著Z軸變化；2) 降低焊接穿透程度；3) 進一步發(fā)展在線焊接質(zhì)量控制；以及4) 系統(tǒng)編程的離線模擬。由于PFO 3D中具有額外的Z軸，因此能夠從掃描光學裝置的不同距離或者上下傾斜進行焊接，但無需改變機器人在Z軸方向的路徑（圖3）。將焊透程度從全部降低到部分，從而降低了焊接濺落的數(shù)量、加快了焊接速度且不影響焊接強度。可以使用新的CAD模擬工具對機械手的運動路徑進行離線編程。系統(tǒng)測試所有焊縫的通路，執(zhí)行與夾緊設備發(fā)生的碰撞測試，并優(yōu)化機器人和掃描儀移動的協(xié)調(diào)性。這樣可以降低安裝和切換時間，提高周期時間，以及有助于執(zhí)行復雜裝置中的設備規(guī)劃。離線模擬還可以確保已經(jīng)優(yōu)化機器人路徑和運行速度。Sindelfingen工廠的E級產(chǎn)品生產(chǎn)中已經(jīng)添加了20個配有PFO三維掃描儀的新一代RobScan系統(tǒng)。在C級和E級車身加工中，新型RobScan工藝的飛行焊接已經(jīng)替代了15%的電阻焊點。在Sindelfingen工廠，使用七臺6千瓦的盤式激光器生產(chǎn)E級車身。由于使用新的掃描裝置和先進的機械手路徑和模擬工具，因此，公司能夠進一步降低E級系列生產(chǎn)需要的遠程系統(tǒng)的數(shù)量。

 

 

      一個激光飛行焊接站可以替代最多五個傳統(tǒng)的電阻點焊工作站。同時，只需要一個或兩個夾緊工作站就足夠焊接結(jié)構(gòu)構(gòu)件。因為可以在一個激光焊接站加工不同的元件，或者開展不同的工藝（例如除了激光焊接之外的激光凹槽），所以用戶能夠在生產(chǎn)中利用自由空間。與電阻點焊相比，生產(chǎn)時間已經(jīng)降低80%。如果只是比較處理速度，激光功率為4千瓦時的焊接速度大約要快六倍；在6千瓦時大約要快十倍。在較高負載周期和最高激光輸出功率時，可以達到五倍的更高生產(chǎn)能力。圖4、與電阻點焊相比，激光焊接可以降低或消除凸緣。 

 

     這些優(yōu)點不僅僅是數(shù)量方面的，而且還有部件質(zhì)量方面的優(yōu)點，因為遠程激光焊接降低了生產(chǎn)公差。一方面，部件承受的熱輸入和機械應力比普通的焊接工藝更少。部件變形不大，結(jié)構(gòu)幾何形狀不受影響。另一方面，定位和夾緊程序的數(shù)量減少，因此焊接元件以及整個車身的尺寸穩(wěn)定性更大。

遠程激光焊接與電阻點焊相比，盡管生產(chǎn)工具和激光器成本相對較高，但是整體成本仍然較有優(yōu)勢?？梢栽谕贿h程焊接線上焊接不同的車身款式，所節(jié)約的成本與工藝靈活性相關(guān)聯(lián)。長期以來，遠程加工的運用并不局制于金屬車門、側(cè)壁或者后部中心組件。越來越多的汽車部件供應商采用此技術(shù)加工其它組件，例如保險桿、搖桿導軌、輪罩或儀表板支架。