大功率半导体激光器具有体积小,发光效率高等优点,在激光熔覆领域得到推广应用。本论文系统地研究3kW半导体激光熔覆机器人系统的单元器件、硬件电路、控制系统软件及熔覆系统调试。论文的主要工作如下:(1)设计3kW半导体激光熔覆机器人系统整体控制方案。选择西门子S7-1200PLC作为控制系统主控制器,分析半导体激光器及激光电源、ABB机器人、制冷机、送粉器等单元部件的控制需求和通讯特性,提出集成这些设备的控制方案。(2)分析3kW半导体激光熔覆系统中主要单元部件的设备结构、工作原理、端口定义等;分析制冷系统中需要测量的主要参数及参数变化范围,选择传感器并设计本论文所用传感器的电气控制回路;设计激光器系统、机器人本体与控制器的电气回路及控制回路,并根据控制需求配置PLC系统硬件组态及设计I/O。(3)编写用于系统协同运行的PLC控制程序,程序中包含激光功率控制子程序、与机器人通信子程序、冷却水参数控制子程序。对于各个子程序均阐述其控制思路,并对程序中使用的核心模块进行详细说明。应用EB8000软件设计出基于TK8100i的人机操作界面,包括主界面、激光器控制界面、制冷机控制界面及报警界面等。(4)在硬件设计和软件编写基础上调试控制系统,包括激光功率测试、制冷机系统运行测试、系统稳定性测试等。在Robotstudio软件中建立机器人工作站仿真模型,研究机器人运动轨迹控制方法。为验证设备的可靠性,选取三种样品进行熔覆实验,样品达到试验预期要求,表明本论文设计的3kW半导体激光熔覆机器人系统满足实际使用需求。