CN105397290B - 用于批量性工件焊接的激光封焊机及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于批量性工件焊接的激光封焊机及控制方法，该激光封焊机包括工作平台、焊接头和旁轴视觉相机，所述焊接头用来完成工件的焊接作业，所述旁轴视觉相机用来完成工件位置的视觉记录，所述工作平台为运动平台，用于承载工件并利用旁轴视觉相机记录的工件位置来完成工件的焊接轨迹插补运动以及在焊接头和旁轴视觉相机之间来回运送。该方法是基于上述激光封焊机的控制方法。本发明具有结构简单、自动化程度高、能够提高效率和控制精度等优点。

Description

用于批量性工件焊接的激光封焊机及控制方法

技术领域

本发明主要涉及到激光焊接设备领域，特指一种适用于批量性工件焊接的激光封焊机及控制方法。

背景技术

激光焊接在21世纪进入高速发展时期。随着各类激光发生器向大功率化、轻便化和经济化的发展，激光焊接由于能源高度集中和热影响区小，符合优质、低耗、高效、清洁、热影响区窄、接头变形小、操作灵活等技术发展方向，并且激光束具有可以在大气中焊接的优点，既可以对大型构件作深熔焊，又可以进行微形精密焊接，其发展前景无可限量。

特别是激光焊接应用于微组装领域，在密闭的或具备保护的气氛环境下，将厚膜或薄膜集成电路封装到盖板与壳体的密闭容器中，起到在恶劣环境中保护电路的作用，使电路具备抗辐射、耐高压、稳定性好等性能。激光焊接具备焊接性能好、稳定、加工灵活等优点，在微组装的密封焊接有替代以前大电流接触式的平行缝焊方式的趋势。

目前，针对微组装技术的专用气密性缝焊设备，是通过在气氛保护环境中，将高强度激光束直接辐射至材料表面，通过激光与材料的相互作用，使材料局部熔化实现焊接。其要求激光光斑与焊缝对准精度高，焊缝质量均匀，耐压强度好。目前，该专用激光缝焊设备一般采用定制专用夹具固定工件，在机械装置在保证工件的位置不产生较大的偏差，通过手动方式单个地进行焊接。例如，有从业者提出了（中国专利201320498002.9）一种基于视觉识别的焊接轨迹自动修正系统，能够简化精密夹具的制作，实现焊接的自动定位。但这些方法仍是需要操作人员单个地去操作，存在人力成本大，效率不高等缺点。

发明内容

本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种结构简单、自动化程度高、能够提高效率和控制精度的用于批量性工件焊接的激光封焊机及控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于批量性工件焊接的激光封焊机，包括工作平台、焊接头和旁轴视觉相机，所述焊接头用来完成工件的焊接作业，所述旁轴视觉相机用来完成工件位置的视觉记录，所述工作平台为运动平台，用于承载工件并利用旁轴视觉相机记录的工件位置来完成工件的焊接轨迹插补运动以及在焊接头和旁轴视觉相机之间来回运送。

作为本发明的进一步改进：所述工件摆布在工作平台上形成工件阵列。

作为本发明的进一步改进：所述工作平台带着工件按照预定次序路径进行焊接或/和相机拍照作业，所述预定次序路径为“Z”或“S”型。

作为本发明的进一步改进：所述工作平台、焊接头和旁轴视觉相机均与工控机相连，在所述工控机的控制下完成对各个部件的控制以完成批量性焊接。

作为本发明的进一步改进：所述工作平台上构成包括X、Y方向的平面，所述焊接头和旁轴视觉相机呈垂直状态安装在垂直于工作平台平面的Z轴上，所述焊接头和旁轴视觉相机的相对位置固定。

本发明进一步提供一种基于上述激光封焊机的控制方法，步骤为：

S1：摆放工件；将工件按一定顺序摆放在工作平台上；

S2：拍照；进行拍照，记录各个工件的焊接起点、偏转角度及位置补偿参数；

S3：根据预定次序形成程序代码，利用程序代码进行依序焊接。

作为本发明方法的进一步改进：所述预定次序为各工件间的拍照过程或焊接加工运动轨迹， 所述预定次序为“Z”型或“S”型。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明的用于批量性工件焊接的激光封焊机及控制方法，结构简单、自动化程度高，它利用旁轴视觉系统完成对焊缝位置进行识别和定位，将其定位参数发送工控机，结合预先编写好的程序代码，通过控制器控制XY轴的插补运动，完成焊接轨迹与实际焊缝位置的拟合，实现工件的自动焊接。工件按一定顺序摆放在工作台上，旁轴视觉系统按上述方法依次重复各个工件定位过程，可实现工件批量连续的焊接，大大提高生产效率。

附图说明

图1是本发明激光封焊机的结构原理示意图。

图2是本发明激光封焊机另一个视角的结构原理示意图。

图3是本发明方法在具体应用实例中的流程示意图。

图例说明：

1、工作平台；2、焊接头；3、旁轴视觉相机；4、工件阵列。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1和图2所示，本发明的用于批量性工件焊接的激光封焊机，包括：

工作平台1，用于承载工件，在工作平台1上构成包括X、Y方向的平面；所述工作平台1为运动平台，用来完成工件焊接轨迹的X、Y方向插补运动和焊接头2和旁轴视觉相机3之间的来回运送；

焊接头2和旁轴视觉相机3安装在垂直于工作平台1平面的Z轴上，两者相对位置固定；焊接头2用来完成工件的焊接作业，旁轴视觉相机3用来完成工件位置的视觉记录；在具体应用实例中，根据实际需要，它们的坐标关系可以互相转换；

工件按一定的间隔均匀摆布在工作平台1上形成工件阵列4，根据工件的大小使其合理地布局在工作平台1上，例如，可以按N×M的阵列形式布局。

在工作时，通过工作平台1的运动，按照预定的顺序步骤先找到工作平台1上各工件的位置起点坐标和偏转角度，在按预定次序路径一次焊接工件阵列4中所有的工件。由此可见，在本发明的激光焊接机中工作平台1是完成批量性焊接的主要执行机构。

也就是说，利用工作平台1与旁轴视觉相机3之间的坐标关系，先将每个工件运动到旁轴视觉相机3下方找到工件的焊接起点和偏转角度，记录好工件的视觉位置；然后，由控制系统根据工件位置形成工件焊接的预定次序；最后，由工作平台1带着工件按照预定次序运动到焊接头2的下方自动进行点焊和连续焊，自动完成若干个工件的批量性焊接。

在具体应用过程中，上述的预定次序路径可以为“Z”或“S”型。

在具体应用过程中，本发明的工作平台1、焊接头2和旁轴视觉相机3均与工控机相连，在工控机的控制下，完成对各个部件的控制，完成批量性焊接。

如图3所示，本发明进一步提供一种基于上述激光激光封焊机的控制方法，其步骤为：

S1：摆放工件；

将工件按一定顺序摆放在工作平台1上，其数量根据工件大小而定；其中，根据实际需要，工件可以简单的夹具进行粗定位，保证工件间隔均匀摆布。工件还可以按工件阵列4摆放，例如可为2×2、3×3、3×4等规则序列；

S2：拍照；

进行批量拍照，记录各个工件的焊接起点、偏转角度及位置补偿参数；即：

工作平台1按照运动参数运送工件至各个工件位置进行拍照，利用视觉识别定位找到各个工件的焊接起点位置坐标（Xn、Yn）和偏转角度坐标（θn）；

S3：根据预定次序形成程序代码（例如：G代码），利用程序代码进行依序焊接；

按预定程序代码结合旁轴视觉相机3传输的位置修正参数进行点焊和连续脉冲焊接，完成批量焊接过程。

上述程序代码中包含激光开关控制，抽尘开关控制，点焊和连续脉冲焊接控制等。

上述步骤S3中，焊接作业可以由CNC控制器来执行，位置的修订由步骤S2得到的位置补偿参数来决定；

具体应用时，上述过程中，各工件间的拍照过程或焊接加工运动轨迹可以是“Z”型或“S”型。

通过本发明的上述过程可实现工件的批量性焊接操作，整个过程采用自动化控制，大大节省手工操作时间，提升了效率。

以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于批量性工件焊接的激光封焊机，其特征在于，包括工作平台（1）、焊接头（2）和旁轴视觉相机（3），所述焊接头（2）用来完成工件的焊接作业，所述旁轴视觉相机（3）用来完成工件位置的视觉记录，所述工作平台（1）为运动平台，用于承载工件并利用旁轴视觉相机（3）记录的工件位置来完成工件的焊接轨迹插补运动以及在焊接头（2）和旁轴视觉相机（3）之间来回运送；工作时，先将每个工件运动到旁轴视觉相机（3）下方找到工件的焊接起点和偏转角度，记录好工件的视觉位置；然后，由控制系统根据工件位置形成工件焊接的预定次序；最后，由工作平台（1）带着工件按照预定次序运动到焊接头（2）的下方自动进行点焊和连续焊，自动完成若干个工件的批量性焊接。

2.根据权利要求1所述的用于批量性工件焊接的激光封焊机，其特征在于，所述工件摆布在工作平台（1）上形成工件阵列（4）。

3.根据权利要求1所述的用于批量性工件焊接的激光封焊机，其特征在于，所述工作平台（1）带着工件按照预定次序路径进行焊接或/和相机拍照作业，所述预定次序路径为“Z”或“S”型。

4.根据权利要求1或2或3所述的用于批量性工件焊接的激光封焊机，其特征在于，所述工作平台（1）、焊接头（2）和旁轴视觉相机（3）均与工控机相连，在所述工控机的控制下完成对各个部件的控制以完成批量性焊接。

5.根据权利要求1或2或3所述的用于批量性工件焊接的激光封焊机，其特征在于，所述工作平台（1）上构成包括X、Y方向的平面，所述焊接头（2）和旁轴视觉相机（3）呈垂直状态安装在垂直于工作平台（1）平面的Z轴上，所述焊接头（2）和旁轴视觉相机（3）的相对位置固定。

6.一种基于上述权利要求1～5中任意一项激光封焊机的控制方法，其特征在于，步骤为：

S1：摆放工件；将工件按一定顺序摆放在工作平台（1）上；

S2：拍照；进行拍照，记录各个工件的焊接起点、偏转角度及位置补偿参数；

S3：根据预定次序形成程序代码，利用程序代码进行依序焊接。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，所述预定次序为各工件间的拍照过程或焊接加工运动轨迹， 所述预定次序为“Z”型或“S”型。