CN105945426B - 设有激光投影机的焊接装置及焊接方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械领域。设有激光投影机的焊接装置，包括焊接装置主体，焊接装置主体包括激光投影机，激光投影机包括一半导体激光器，半导体激光器的发光方向朝向待焊接工件，待焊接工件通过激光投影机焊接。本发明通过采用激光投影机进行激光焊接，光束在空间中自由传播，无需光纤导光，系统结构简单，可靠性高。适用性广，不同工件工件的焊接只需要更改投影图样，预制件成本极低。设备成本低，相对于激光导轨焊接，没有复杂的导轨运动机构，相对于光纤导光焊接，无需预制光纤分光导波器件及固定装夹机构，设备硬件构成成本低，且日常使用维护成本低。

Description

设有激光投影机的焊接装置及焊接方法
技术领域
本发明涉及机械技术领域，具体涉及焊接装置。
背景技术
激光焊接是利用激光的高能量性和准直特性使用激光束作为热源的高效精密焊接技术。目前，主要用于车灯生产过程中的焊接技术有摩擦焊接技术、热板焊接技术、超声波焊接技术等。但是热板焊接技术需要较长的启动温度时间，比较浪费时间。而摩擦焊接和超声波焊接技术都对电子元件产生损伤，生产过程中噪声大，设备费用极其高昂，焊接的焊缝不平整，容易产生碎屑。而现有的使用机械臂沿轨迹焊接的方法，零件连接部位不能同时焊接，易造成焊接过程中的受力不均导致零件翘起的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供设有激光投影机的焊接装置，以解决上述技术问题。
本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：
设有激光投影机的焊接装置，包括焊接装置主体，其特征在于，所述焊接装置主体包括激光投影机，所述激光投影机包括一半导体激光器，所述半导体激光器的发光方向朝向待焊接工件，所述待焊接工件通过所述激光投影机焊接。
本发明通过采用激光投影机进行激光焊接，光束在空间中自由传播，无需光纤导光，系统结构简单，可靠性高。适用性广，不同工件工件的焊接只需要更改投影图样，预制件成本极低。设备成本低，相对于激光导轨焊接，没有复杂的导轨运动机构，相对于光纤导光焊接，无需预制光纤分光导波器件及固定装夹机构，设备硬件构成成本低，且日常使用维护成本低。
所述激光投影机包括至少三个，且所述激光投影机围成环形。便于保证激光束能达到不同焊接轮廓线上的任何位置。实现全方位同步焊接，工作效率高，解决了在焊接过程中由于受力不均而引起的零件翘起的问题。
所述待焊接工件是车灯，所述车灯包括一透光工件与不透光工件，所述透光工件为灯罩，所述不透光工件为底板；
所述透光工件与不透光工件的连接处为待焊接处；
所述半导体激光器的发光方向朝向所述待焊接处。
半导体激光器发出的激光束穿过车灯的透光工件到达不透光工件，不透光工件吸收激光发出的高热量迅速升温，达到不透光工件熔点，从而将透光工件和不透光工件焊接起来。
所述透光工件优选为一透明工件。
所述待焊接工件也可以是其他工件。
所述待焊接工件包括一透光工件与不透光工件，所述透光工件与不透光工件的连接处为待焊接处；
所述半导体激光器的发光方向朝向所述待焊接处。
所述透光工件与所述不透光工件均是由塑料制成的工件，所述不透光工件的上端面设有凸起，所述凸起位于所述待焊接处，所述凸起经半导体激光器发出的激光束照射后熔化，透光工件通过熔化后的凸起与不透光工件的相连。
所述焊接装置主体，还包括拍摄系统，所述凸起上表面设有磷光粉；
所述拍摄系统的拍摄方向朝向所述待焊接工件，所述拍摄系统连接一信号处理模块，所述信号处理模块连接所述激光投影机。
需要焊接的部位就是磷光粉发光部分，拍摄系统将磷光粉发光部分扫描识别成像后，经过信号处理模块反算出激光投影机的投影的图样，激光投影机将信号处理模块反算出来的完整的投影图样将高能激光束投影到待焊接处。不透明工件接收激光束后迅速升温从而达到焊接的目的。
所述凸起上设有一放置磷光粉的凹槽。
所述焊接装置主体，还包括拍摄系统，所述不透光工件上的待焊接处设有焊接槽，所述焊接槽内设有磷光粉；
所述拍摄系统的拍摄方向朝向所述待焊接工件，所述拍摄系统连接一信号处理模块，所述信号处理模块连接所述激光投影机。
需要焊接的部位就是磷光粉发光部分，拍摄系统将磷光粉发光部分扫描识别成像后，经过信号处理模块反算出激光投影机的投影的图样，激光投影机将信号处理模块反算出来的完整的投影图样将高能激光束投影到待焊接处。不透明工件接收激光束后迅速升温从而达到焊接的目的。
所述焊接装置主体，还包括拍摄系统，所述不透光工件上的待焊接处设有磷光粉；
所述拍摄系统的拍摄方向朝向所述待焊接工件，所述拍摄系统连接一信号处理模块，所述信号处理模块连接所述激光投影机。
需要焊接的部位就是磷光粉发光部分，拍摄系统将磷光粉发光部分扫描识别成像后，经过信号处理模块反算出激光投影机的投影的图样，激光投影机将信号处理模块反算出来的完整的投影图样将高能激光束投影到待焊接处。不透明工件接收激光束后迅速升温从而达到焊接的目的。
所述拍摄系统包括至少一个摄像头，所述摄像头的拍摄方向垂直向下，所述摄像头的下方设有所述待焊接工件；
所述焊接装置主体包括用于所述摄像头移动的滑轨，所述摄像头与所述滑轨滑动连接，所述滑轨呈十字型，所述滑轨包括一横向的第一滑轨，一竖向的第二滑轨，所述第一滑轨的一端设有第一伸缩杆，所述第二滑轨的一端设有第二伸缩杆；
所述第一伸缩杆与所述第二伸缩杆均设有一伸缩部、固定部，所述伸缩部与所述固定部滑动连接，所述伸缩部远离所述固定部的端部设有磁性体；
所述摄像头的外壁上设有与磁性体磁性相异的相异磁性体或者磁性金属；
所述伸缩部通过传动部件连接第一电机，所述第一电机连接信号处理模块。
便于根据调整拍摄系统的监测画面方位。
所述滑轨通过一转轴固定与一支架上，所述转轴位于所述第一滑轨与第二滑轨相交处的中点。
实现滑轨绕着转轴360°转动。
所述焊接装置主体包括一待焊接工件固定用夹具，所述待焊接工件固定用夹具包括上夹具、下夹具，所述上夹具与所述下夹具之间围成一容置待焊接工件的安装位；
所述上夹具通过一传动部件连接第二电机，所述第二电机连接信号处理模块；
所述上夹具的下表面与所述下夹具的上表面设有一柔性材质制成的缓冲层。
当激光投影机焊接完成后，通过下夹具的向下移动，实现上下夹具间的挤压，进行实现透光工件与不透光工件的相连。通过缓冲层防止滑痕。
所述下夹具上设有一置物平台，所述置物平台上设有一震动装置，所述震动装置的作用力着力于所述置物平台的置物面。
本发明通过在置物平台上设有震动装置，实现了在焊接过程中，所述透光工件与不透光工件件的摩擦热，保证焊接效果，减小透光工件与不透光工件间的间隙。
所述置物平台上设有一反光膜，所述反光膜的反光方向朝上。本发明通过设有反光膜，便于实现对激光投影机的热量进行收集，集中于待焊接处。
采用所述焊接装置主体的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，打开待焊接工件固定用夹具，放置待焊接工件；
步骤二，通过激光投影机向待焊接工件发射激光；
步骤三，通过待焊接工件固定用夹具对待焊接工件进行压紧；
步骤四，打开待焊接工件固定用夹具，取出待焊接工件。
步骤一与步骤二之间，通过拍摄系统对焊接工件的待焊接处进行定位。
附图说明
图1为本发明的部分结构示意图；
图2为本发明的部分结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示进一步阐述本发明。
参见图1、图2，设有激光投影机的焊接装置，包括焊接装置主体，焊接装置主体包括激光投影机，激光投影机1包括一半导体激光器，半导体激光器的发光方向朝向待焊接工件，待焊接工件通过激光投影机1焊接。本发明通过采用激光投影机进行激光焊接，光束在空间中自由传播，无需光纤导光，系统结构简单，可靠性高。适用性广，不同工件工件的焊接只需要更改投影图样，预制件成本极低。设备成本低，相对于激光导轨焊接，没有复杂的导轨运动机构，相对于光纤导光焊接，无需预制光纤分光导波器件及固定装夹机构，设备硬件构成成本低，且日常使用维护成本低。
激光投影机包括至少三个，且激光投影机围成环形。便于保证激光束能达到不同焊接轮廓线上的任何位置。实现全方位同步焊接，工作效率高，解决了在焊接过程中由于受力不均而引起的零件翘起的问题。
待焊接工件是车灯，车灯包括一透光工件21与不透光工件22，透光工件21为灯罩，不透光工件22为底板；透光工件与不透光工件的连接处为待焊接处3；半导体激光器的发光方向朝向待焊接处3。半导体激光器发出的激光束穿过车灯的透光工件到达不透光工件，不透光工件吸收激光发出的高热量迅速升温，达到不透光工件熔点，从而将透光工件和不透光工件焊接起来。
待焊接工件也可以是其他工件。
待焊接工件包括一透光工件与不透光工件，透光工件与不透光工件的连接处为待焊接处；半导体激光器的发光方向朝向待焊接处。
透光工件与不透光工件均是由塑料制成的工件，不透光工件的上端面设有凸起，凸起位于待焊接处，凸起经半导体激光器发出的激光束照射后熔化，透光工件通过熔化后的凸起与不透光工件的相连。
焊接装置主体，还包括拍摄系统，凸起上表面设有磷光粉；拍摄系统的拍摄方向朝向待焊接工件，拍摄系统连接一信号处理模块，信号处理模块连接激光投影机。需要焊接的部位就是磷光粉发光部分，拍摄系统将磷光粉发光部分扫描识别成像后，经过信号处理模块反算出激光投影机的投影的图样，激光投影机将信号处理模块反算出来的完整的投影图样将高能激光束投影到待焊接处。不透明工件接收激光束后迅速升温从而达到焊接的目的。
凸起上设有一放置磷光粉的凹槽。
焊接装置主体，还包括拍摄系统，不透光工件上的待焊接处设有焊接槽，焊接槽内设有磷光粉；拍摄系统的拍摄方向朝向待焊接工件，拍摄系统连接一信号处理模块，信号处理模块连接激光投影机。需要焊接的部位就是磷光粉发光部分，拍摄系统将磷光粉发光部分扫描识别成像后，经过信号处理模块反算出激光投影机的投影的图样，激光投影机将信号处理模块反算出来的完整的投影图样将高能激光束投影到待焊接处。不透明工件接收激光束后迅速升温从而达到焊接的目的。
焊接装置主体，还包括拍摄系统，不透光工件上的待焊接处设有磷光粉；拍摄系统的拍摄方向朝向待焊接工件，拍摄系统连接一信号处理模块，信号处理模块连接激光投影机。需要焊接的部位就是磷光粉发光部分，拍摄系统将磷光粉发光部分扫描识别成像后，经过信号处理模块反算出激光投影机的投影的图样，激光投影机将信号处理模块反算出来的完整的投影图样将高能激光束投影到待焊接处。不透明工件接收激光束后迅速升温从而达到焊接的目的。
拍摄系统包括至少一个摄像头，摄像头的拍摄方向垂直向下，摄像头的下方设有待焊接工件；焊接装置主体包括用于摄像头移动的滑轨，摄像头与滑轨滑动连接，滑轨呈十字型，滑轨包括一横向的第一滑轨，一竖向的第二滑轨，第一滑轨的一端设有第一伸缩杆，第二滑轨的一端设有第二伸缩杆；第一伸缩杆与第二伸缩杆均设有一伸缩部、固定部，伸缩部与固定部滑动连接，伸缩部远离固定部的端部设有磁性体；摄像头的外壁上设有与磁性体磁性相异的相异磁性体或者磁性金属；伸缩部通过传动部件连接第一电机，第一电机连接信号处理模块。便于根据调整拍摄系统的监测画面方位。
滑轨通过一转轴固定与一支架上，转轴位于第一滑轨与第二滑轨相交处的中点。实现滑轨绕着转轴360°转动。
焊接装置主体包括一待焊接工件固定用夹具，待焊接工件固定用夹具包括上夹具41、下夹具42，上夹具41与下夹具42之间围成一容置待焊接工件的安装位；上夹具通过一传动部件连接第二电机，第二电机连接信号处理模块；上夹具的下表面与下夹具的上表面设有一柔性材质制成的缓冲层。当激光投影机焊接完成后，通过下夹具的向下移动，实现上下夹具间的挤压，进行实现透光工件与不透光工件的相连。通过缓冲层防止滑痕。
下夹具上设有一置物平台，置物平台上设有一震动装置，震动装置的作用力着力于置物平台的置物面。本发明通过在置物平台上设有震动装置，实现了在焊接过程中，透光工件与不透光工件件的摩擦热，保证焊接效果，减小透光工件与不透光工件间的间隙。置物平台上设有一反光膜，反光膜的反光方向朝上。本发明通过设有反光膜，便于实现对激光投影机的热量进行收集，集中于待焊接处。半导体激光器是400nm-800nm的半导体激光器。
采用焊接装置主体的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一，打开待焊接工件固定用夹具，放置待焊接工件；步骤二，通过激光投影机向待焊接工件发射激光；步骤三，通过待焊接工件固定用夹具对待焊接工件进行压紧；步骤四，打开待焊接工件固定用夹具，取出待焊接工件。步骤一与步骤二之间，通过拍摄系统对焊接工件的待焊接处进行定位。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征以及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.设有激光投影机的焊接装置，包括焊接装置主体，其特征在于，所述焊接装置主体包括激光投影机，所述激光投影机包括一半导体激光器，所述半导体激光器的发光方向朝向待焊接工件，所述待焊接工件通过所述激光投影机焊接；
所述待焊接工件包括一透光工件与不透光工件，所述透光工件与不透光工件的连接处为待焊接处；
所述半导体激光器的发光方向朝向所述待焊接处；
所述透光工件与所述不透光工件均是由塑料制成的工件，所述不透光工件的上端面设有凸起，所述凸起位于所述待焊接处，所述凸起经半导体激光器发出的激光束照射后熔化，透光工件通过熔化后的凸起与不透光工件的相连；
所述焊接装置主体，还包括拍摄系统，所述凸起上表面设有磷光粉；
所述拍摄系统的拍摄方向朝向所述待焊接工件，所述拍摄系统连接一信号处理模块，所述信号处理模块连接所述激光投影机。
2.根据权利要求1所述的设有激光投影机的焊接装置，其特征在于：所述激光投影机包括至少三个，且所述激光投影机围成环形。
3.根据权利要求1所述的设有激光投影机的焊接装置，其特征在于：所述待焊接工件是车灯，所述透光工件为灯罩，所述不透光工件为底板；
所述透光工件与不透光工件的连接处为待焊接处；
所述半导体激光器的发光方向朝向所述待焊接处。
4.根据权利要求1所述的设有激光投影机的焊接装置，其特征在于：所述凸起上设有一放置磷光粉的凹槽。
5.根据权利要求1所述的设有激光投影机的焊接装置，其特征在于：所述拍摄系统包括至少一个摄像头，所述摄像头的拍摄方向垂直向下，所述摄像头的下方设有所述待焊接工件；
所述焊接装置主体包括用于所述摄像头移动的滑轨，所述摄像头与所述滑轨滑动连接，所述滑轨呈十字型，所述滑轨包括一横向的第一滑轨，一竖向的第二滑轨，所述第一滑轨的一端设有第一伸缩杆，所述第二滑轨的一端设有第二伸缩杆；
所述第一伸缩杆与所述第二伸缩杆均设有一伸缩部、固定部，所述伸缩部与所述固定部滑动连接，所述伸缩部远离所述固定部的端部设有磁性体；
所述摄像头的外壁上设有与磁性体磁性相异的相异磁性体或者磁性金属；
所述伸缩部通过传动部件连接第一电机，所述第一电机连接信号处理模块；
所述滑轨通过一转轴固定与一支架上，所述转轴位于所述第一滑轨与第二滑轨相交处的中点。
6.采用权利要求1所述焊接装置的焊接方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一，打开待焊接工件固定用夹具，放置待焊接工件；
步骤二，通过激光投影机向待焊接工件发射激光；
步骤三，通过待焊接工件固定用夹具对待焊接工件进行压紧；
步骤四，打开待焊接工件固定用夹具，取出待焊接工件；
所述待焊接工件固定用夹具包括上夹具、下夹具，所述上夹具与所述下夹具之间围成一容置待焊接工件的安装位；
所述上夹具通过一传动部件连接第二电机，所述第二电机连接信号处理模块；
所述上夹具的下表面与所述下夹具的上表面设有一柔性材质制成的缓冲层；
所述下夹具上设有一置物平台，置物平台上设有一震动装置，震动装置的作用力着力于置物平台的置物面。
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