CN105499789A - 一种激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置 - Google Patents
一种激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105499789A CN105499789A CN201610055909.6A CN201610055909A CN105499789A CN 105499789 A CN105499789 A CN 105499789A CN 201610055909 A CN201610055909 A CN 201610055909A CN 105499789 A CN105499789 A CN 105499789A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- focus
- laser
- gauge block
- welding system
- laser welding
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
本发明提供一种激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置，该焦点定量化装置包括激光焊接系统、位于激光焊接系统下的不锈钢斜块、以及固定不锈钢斜块的夹具，通过激光焊接系统在不锈钢斜块上确定焦点位置，调整激光焊接系统的聚焦透镜至不锈钢斜块的焦点位置的距离。本发明通过确定激光焊接系统所焊接工件的焦点位置，避免在批量化激光焊接机工艺复制过程中出现焊接效果差异的激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置，且本发明与现有技术相比，结构简单、使用方便、成本低，实现了焦点的定量化。
Description
技术领域
本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置。
背景技术
焦点位置(离焦量、焦距)对焊接效果的影响。焊接时，激光光束的聚焦特性(包括焦距和离焦量)对焊接质量有影响，采用短焦距可获得较高的能量密度，光斑小,要求工件配合间隙要小。长焦距能量密度低，焦距较大，但仍可维持一定的能量密度。对接头定位的精度不高时，能量密度足够用于焊接时，可采用长焦距焊接。焦平面位于工件上方的为正离焦，反之为负离焦。正、负离焦量相等时，平面上的功率密度近似相同，但熔池形状不同。在实际运用中，薄板焊接时，熔深小，适宜用正离焦；熔深较大时，采用负离焦；因此焦点位置对焊接效果影响非常明显，如何准确找到焦点位置，找到合适的离焦量至关重要。
现在实用的找激光焦点的方法是：通过在不锈钢试片点焊，通过调节焊接头高度，不断观察焊点火花强度变化或者听焊接声音的响度，焊接火花最强焊接声音最大位置即为焦点位置。这种方法对于少量激光焊接设备的调试非常实用，但仍而大批量激光焊接机进行工艺复制时，焊接效果会相差非常大，究其原因主要是由于激光焊接的激光束存在一定距离的束腰，如图1所示，在束腰范围内均可认为是焦点位置，另外依靠人的视觉与听觉寻找过程中仅仅依靠感知和经验存在不可靠性；因此对于激光焊接焦点定量是十分必要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种避免束腰以及人的感知对焦点位置造成影响，避免在批量化激光焊接机工艺复制过程中出现焊接效果差异的激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置。
本发明提供一种激光焦点定量化的方法，包括如下步骤：
第一步：具有一斜面的焦点量块固定在夹具上；
第二步：固定在夹具上的焦点量块置于激光焊接系统的聚焦透镜正下方焦点的附近；
第三步：激光焊接系统发出的激光束从上至下依序在焦点量块的斜面上等间距的焊一排焊点；
第四步：将焊接有一排焊点的焦点量块置于显微镜下观察，确定焊点直径最小的焊点作为焦点位置；
第五步：根据焊点位置调整激光焊接系统的聚焦透镜至焦点量块的焊点位置的高度H，确定聚焦透镜的焦点所对应的焦点量块的焦点位置；
第六步：调整完成后，激光焊接系统通过聚焦透镜发出的激光束焊接在焦点量块的焦点位置。
其中，所述第二步，相邻焊点之间的间距为0.5mm。
其中，所述第四步，在显微镜下发现：焊点的直径从大到小、再从小到大的逐渐变化，并找到焊点直径最小的焊点。
其中，所述第四步，通过观察焦点量块的背痕严重程度来确定焊点最小直径的位置作为焦点位置，焦点量块的背痕最严重的位置是焊点位置。
其中，如果出现多个焊点直径大小相同及背痕程度相识的位置，取其中间位置作为焊点位置。
其中，所述第五步，确定激光束的焦点位置，包括如下步骤：
A1：通过刻度测量最小直径的焊点或背痕最严重的位置到焦点量块底面的距离H1；
A2：测量夹具与焦点量块的焊点位置之间高度为H2；
A3：计算聚焦透镜至焦点量块的焊点位置的调整高度H，H＝H2-H1；
A4：调整激光焊接系统的聚焦透镜高度，调整值H。
其中，所述焦点量块由不锈钢制成的。
本发明又提供一种焦点定量化装置，该焦点定量化装置包括激光焊接系统、位于激光焊接系统下的不锈钢斜块、以及固定不锈钢斜块的夹具，其中，激光焊接系统包括光聚焦透镜，所述不锈钢斜块具有斜面，该斜面为激光焊接系统激光焊接的面，不锈钢斜块的斜面位于聚焦透镜的正下方的焦点附近。
其中，所述不锈钢斜块为焦点量块。
其中，激光焊接系统还包括光纤、X轴可移动的反射镜、以及Y轴的可移动的反射镜。
本发明通过确定激光焊接系统所焊接工件的焦点位置，避免在批量化激光焊接机工艺复制过程中出现焊接效果差异的激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置，且本发明与现有技术相比，结构简单、使用方便、成本低，实现了焦点的定量化。
附图说明
图1所示为现有激光腰束的结构示意图；
图2所为本发明激光焦点定量化装置的工作示意图；
图3所示为本发明焦点量块在夹具上的示意图；
图4所示为本发明焦点量块的侧视图。
具体实施方式
本发明揭示一种用于激光焊接系统的激光焦点定量化装置，图2为本发明激光激光焊接系统的焦点定量化装置的工作示意图，本焦点定量化装置包括激光焊接系统10、位于激光焊接系统10下的不锈钢斜块20、以及固定不锈钢斜块20的夹具30，其中，激光焊接系统10包括光纤11、入射激光束12、X轴可移动的反射镜13、Y轴的可移动的反射镜14、以及聚焦透镜15，所述不锈钢斜块20的斜面21为激光焊接系统10激光焊接的面，不锈钢斜块20的斜面21位于聚焦透镜15的正下方的焦点附近，入射激光束12发出的激光经过X轴可移动的反射镜13和Y轴的可移动的反射镜14的反射后，再经聚焦透镜15聚焦后，发出激光束100至不锈钢斜块20的斜面21上，激光束100在不锈钢20的斜面20上进行激光焊接。
本发明通过将不锈钢斜块20作为焦点量块，焦点量块20为一不锈钢制成的斜块，其斜面21作为激光焊接系统10工作的平面。
本发明还揭示一种激光焦点定量化的方法，其包括如下步骤：
第一步：焦点量块20固定在夹具30上，该焦点量块20具有一斜面21。
第二步：固定在夹具30上的焦点量块20置于激光焊接系统10的聚焦透镜15正下方焦点的附近。
第三步：激光焊接系统10发出的激光束100从上至下依序在焦点量块20的斜面21上等间距的焊一排焊点200，在本实施例中，相邻焊点之间的间距为0.5mm，为防止本激光焊接系统10的功率过大，采用较小能量的激光束100进行焊接。
第四步：将焊接有一排焊点200的焦点量块20置于显微镜下观察，显微镜依次测量焊点的大小，在显微镜下可以发现：焊点的直径从大到小、再从小到大的逐渐变化，并找到焊点直径最小的位置，该位置为激光焊接系统10所对应的焦点位置。
第五步：根据焦点位置调整激光焊接系统10的聚焦透镜15至该焊点最小直径位置的高度H，确定聚焦透镜15的焦点所对应的焦点量块20的焦点位置。
第六步：调整完成后，激光焊接系统10通过聚焦透镜15发出的激光束100焊接在焦点量块20的焦点位置。
上述第四步，确定焦点位置：如果在显微镜下观察发现几个焊点大小相同，通过观察焦点量块20的背痕严重程度来确定焊点最小直径的位置作为焦点位置，焦点量块20的背痕最严重的位置就是最小直径的焊点位置，因为直径越小，激光在该位置焊接造成的背痕最严重。
如果出现多个焊点直径大小相同及背痕程度相识的位置，取其中间位置作为焊点位置。
上述第五步，确定激光束的焦点位置，包括如下步骤：
A1：通过刻度测量最小直径的焊点或背痕最严重的位置到焦点量块20底面的距离H1。
A2：测量夹具30与焦点量块20之间实际焊点高度为H2。
A3：计算调整的高度H，H＝H2-H1。
A4：调整激光焊接系统10的聚焦透镜15高度，调整值H。
通过上述方法确定激光焊接系统所焊接工件的焦点位置，避免在批量化激光焊接机工艺复制过程中出现焊接效果差异的激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置。
本发明与现有技术相比，结构简单、使用方便、成本低，实现了焦点的定量化。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
Claims (10)
1.一种激光焦点定量化的方法，其特征在于，包括如下步骤：
第一步：具有一斜面的焦点量块固定在夹具上；
第二步：固定在夹具上的焦点量块置于激光焊接系统的聚焦透镜正下方焦点的附近；
第三步：激光焊接系统发出的激光束从上至下依序在焦点量块的斜面上等间距的焊一排焊点；
第四步：将焊接有一排焊点的焦点量块置于显微镜下观察，确定焊点直径最小的焊点作为焦点位置；
第五步：根据焊点位置调整激光焊接系统的聚焦透镜至焦点量块的焊点位置的高度H，确定聚焦透镜的焦点所对应的焦点量块的焦点位置；
第六步：调整完成后，激光焊接系统通过聚焦透镜发出的激光束焊接在焦点量块的焦点位置。
2.根据权利要求1或2所述的激光焦点定量化的方法，其特征在于：所述第二步，相邻焊点之间的间距为0.5mm。
3.根据权利要求1所述的激光焦点定量化的方法，其特征在于：所述第四步，在显微镜下发现：焊点的直径从大到小、再从小到大的逐渐变化，并找到焊点直径最小的焊点。
4.根据权利要求1所述的激光焦点定量化的方法，其特征在于：所述第四步，通过观察焦点量块的背痕严重程度来确定焊点最小直径的位置作为焦点位置，焦点量块的背痕最严重的位置是焊点位置。
5.根据权利要求3或4所述的激光焦点定量化的方法，其特征在于：如果出现多个焊点直径大小相同及背痕程度相识的位置，取其中间位置作为焊点位置。
6.根据权利要求3或4所述的激光焦点定量化的方法，其特征在于：所述第五步，确定激光束的焦点位置，包括如下步骤：
A1：通过刻度测量最小直径的焊点或背痕最严重的位置到焦点量块底面的距离H1；
A2：测量夹具与焦点量块的焊点位置之间高度为H2；
A3：计算聚焦透镜至焦点量块的焊点位置的调整高度H，H＝H2-H1；
A4：调整激光焊接系统的聚焦透镜高度，调整值H。
7.根据权利要求1所述的激光焦点定量化的方法，其特征在于：所述焦点量块由不锈钢制成的。
8.一种用于权利要求1至7任意所述方法的焦点定量化装置，其特征在于，该焦点定量化装置包括激光焊接系统、位于激光焊接系统下的不锈钢斜块、以及固定不锈钢斜块的夹具，其中，激光焊接系统包括光聚焦透镜，所述不锈钢斜块具有斜面，该斜面为激光焊接系统激光焊接的面，不锈钢斜块的斜面位于聚焦透镜的正下方的焦点附近。
9.根据权利要求8所述的焦点定量化装置，其特征在于，所述不锈钢斜块为焦点量块。
10.根据权利要求8所述的焦点定量化装置，其特征在于，激光焊接系统还包括光纤、X轴可移动的反射镜、以及Y轴的可移动的反射镜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610055909.6A CN105499789A (zh) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | 一种激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610055909.6A CN105499789A (zh) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | 一种激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105499789A true CN105499789A (zh) | 2016-04-20 |
Family
ID=55708295
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610055909.6A Pending CN105499789A (zh) | 2016-01-27 | 2016-01-27 | 一种激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105499789A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107414286A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-12-01 | 深圳市创鑫激光股份有限公司 | 一种激光打标机调焦方法、装置及激光打标机 |
| CN108080783A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-05-29 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 一种对焦装置及激光加工系统 |
| CN109352994A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-19 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种适用于激光成形3d打印机焦平面的快速确定方法 |
| CN110039053A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-07-23 | 哈尔滨福沃德多维智能装备有限公司 | 一种激光熔化3d打印设备激光焦平面确定系统及方法 |
| CN113751860A (zh) * | 2020-06-02 | 2021-12-07 | 贵州振华群英电器有限公司（国营第八九一厂） | 一种激光器切面打点确认焦点坐标的方法 |
| CN113977071A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-01-28 | 武汉威士登自动化控制技术有限公司 | 一种激光焦点自动查找的方法 |
| CN114799490A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 焦点位置定位方法、装置、终端设备及存储介质 |
| CN114850672A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-08-05 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | 确定激光焊接设备焊接距离的方法 |
| CN108080783B (zh) * | 2017-11-20 | 2024-05-24 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 一种对焦装置及激光加工系统 |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6466089A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-13 | Kawasaki Steel Co | Method for setting focal position in laser beam machine |
| JPH02173511A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電子ビーム溶接の接合巾測定方法 |
| WO1998051442A1 (en) * | 1997-05-13 | 1998-11-19 | Fraunhofer Usa Resource Center | Dual intensity multi-beam welding system |
| CN102463415A (zh) * | 2010-11-11 | 2012-05-23 | 北京国科世纪激光技术有限公司 | 激光切割系统调焦装置及调焦方法 |
| CN202240152U (zh) * | 2011-09-05 | 2012-05-30 | 中科中涵激光设备（福建）股份有限公司 | 激光加工中实时监测焦点位置的装置 |
| CN103084732A (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-08 | 三菱综合材料株式会社 | 激光加工装置及激光加工方法 |
| CN203390388U (zh) * | 2013-08-09 | 2014-01-15 | 陕西恒通智能机器有限公司 | 激光焦点精密定位装置 |
-
2016
- 2016-01-27 CN CN201610055909.6A patent/CN105499789A/zh active Pending
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6466089A (en) * | 1987-09-07 | 1989-03-13 | Kawasaki Steel Co | Method for setting focal position in laser beam machine |
| JPH02173511A (ja) * | 1988-12-27 | 1990-07-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 電子ビーム溶接の接合巾測定方法 |
| WO1998051442A1 (en) * | 1997-05-13 | 1998-11-19 | Fraunhofer Usa Resource Center | Dual intensity multi-beam welding system |
| CN102463415A (zh) * | 2010-11-11 | 2012-05-23 | 北京国科世纪激光技术有限公司 | 激光切割系统调焦装置及调焦方法 |
| CN202240152U (zh) * | 2011-09-05 | 2012-05-30 | 中科中涵激光设备（福建）股份有限公司 | 激光加工中实时监测焦点位置的装置 |
| CN103084732A (zh) * | 2011-10-27 | 2013-05-08 | 三菱综合材料株式会社 | 激光加工装置及激光加工方法 |
| CN203390388U (zh) * | 2013-08-09 | 2014-01-15 | 陕西恒通智能机器有限公司 | 激光焦点精密定位装置 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 杨苏庆等: ""激光切割板材的关键技术"", 《机械制造与研究》 * |
| 王家淳等: ""工艺因素对钛合金激光焊接不稳定性的影响"", 《焊接》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107414286A (zh) * | 2017-04-26 | 2017-12-01 | 深圳市创鑫激光股份有限公司 | 一种激光打标机调焦方法、装置及激光打标机 |
| CN108080783A (zh) * | 2017-11-20 | 2018-05-29 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 一种对焦装置及激光加工系统 |
| CN108080783B (zh) * | 2017-11-20 | 2024-05-24 | 温州大学激光与光电智能制造研究院 | 一种对焦装置及激光加工系统 |
| CN109352994A (zh) * | 2018-10-30 | 2019-02-19 | 北京星航机电装备有限公司 | 一种适用于激光成形3d打印机焦平面的快速确定方法 |
| CN110039053A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-07-23 | 哈尔滨福沃德多维智能装备有限公司 | 一种激光熔化3d打印设备激光焦平面确定系统及方法 |
| CN113751860A (zh) * | 2020-06-02 | 2021-12-07 | 贵州振华群英电器有限公司（国营第八九一厂） | 一种激光器切面打点确认焦点坐标的方法 |
| CN113751860B (zh) * | 2020-06-02 | 2024-01-02 | 贵州振华群英电器有限公司（国营第八九一厂） | 一种激光器切面打点确认焦点坐标的方法 |
| CN113977071A (zh) * | 2021-11-12 | 2022-01-28 | 武汉威士登自动化控制技术有限公司 | 一种激光焦点自动查找的方法 |
| CN114799490A (zh) * | 2022-04-24 | 2022-07-29 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 焦点位置定位方法、装置、终端设备及存储介质 |
| CN114850672A (zh) * | 2022-06-15 | 2022-08-05 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | 确定激光焊接设备焊接距离的方法 |
| CN114850672B (zh) * | 2022-06-15 | 2023-06-06 | 欣旺达电动汽车电池有限公司 | 确定激光焊接设备焊接距离的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105499789A (zh) | 一种激光焦点定量化的方法及焦点定量化装置 | |
| JP2612131B2 (ja) | 視覚案内レ―ザ溶接 | |
| CN110655307B (zh) | 一种实现玻璃封装的激光焊接装置及工艺方法 | |
| DE60116268D1 (de) | Hochdurchsatzscreening-mikroskop mit autofokus-einrichtung | |
| JP6519106B2 (ja) | レーザの焦点ずれ検査方法および補正方法 | |
| JP2015188938A (ja) | レーザ溶接良否判定方法及びレーザ溶接良否判定装置 | |
| CN105223661A (zh) | 一种光纤精度调焦耦合装置及装调方法 | |
| CN104874911A (zh) | 一种微探针尖端成形激光加工系统 | |
| CN101823181A (zh) | 一种快速标定激光焦点位置的方法及机构 | |
| CN106181026A (zh) | 一种激光加工中的焦点位置确定设备、方法及装置 | |
| CN110548990B (zh) | 一种动力电池精密结构件激光焊接的光束控制方法及系统 | |
| CN107297574B (zh) | 一种激光切割机切割头调焦方法 | |
| CN211331676U (zh) | 一种航空叶片打孔机加装气膜孔孔位孔径在线检测的装置 | |
| CN111855159A (zh) | 大数值孔径激光镜头成像检验系统 | |
| CN106841236B (zh) | 透射光学元件疵病测试装置及方法 | |
| CN204975704U (zh) | 激光密封焊接装置 | |
| CN104748674A (zh) | 焦点监测装置和方法 | |
| CN110340529A (zh) | 一种窄间隙激光填丝焊接板的坡口宽度计算方法 | |
| JPH08174255A (ja) | レーザ加工機焦点検出装置 | |
| CN212470181U (zh) | 一种用于激光深熔焊缺陷的检测装置 | |
| CN210548858U (zh) | 一种激光焊接夹具 | |
| CN110487726B (zh) | 定点式激光损伤阈值评价系统 | |
| KR100390013B1 (ko) | 핵연료봉 지지체 부착을 위한 레이저용접 장치 | |
| CN209802302U (zh) | 一种用于激光熔覆焦点位置动态测量装置 | |
| CN112894139B (zh) | 超快激光玻璃焊接方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20160420 |