CN109570760A - 一种光束整形焊接系统及方法 - Google Patents

一种光束整形焊接系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109570760A
CN109570760A CN201811487350.XA CN201811487350A CN109570760A CN 109570760 A CN109570760 A CN 109570760A CN 201811487350 A CN201811487350 A CN 201811487350A CN 109570760 A CN109570760 A CN 109570760A
Authority
CN
China
Prior art keywords
welding
path
plumb joint
shaping
beam shaping
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
Application number
CN201811487350.XA
Other languages
English (en)
Inventor
李晶
宋君
路凯
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Lla Laser Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Lla Laser Technology Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang Lla Laser Technology Co Ltd filed Critical Zhejiang Lla Laser Technology Co Ltd
Priority to CN201811487350.XA priority Critical patent/CN109570760A/zh
Publication of CN109570760A publication Critical patent/CN109570760A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B23K26/24—Seam welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
    • B23K26/06—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
    • B23K26/064—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms
    • B23K26/0643—Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing by means of optical elements, e.g. lenses, mirrors or prisms comprising mirrors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/082—Scanning systems, i.e. devices involving movement of the laser beam relative to the laser head
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/08—Devices involving relative movement between laser beam and workpiece
    • B23K26/0869—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction
    • B23K26/0876—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions
    • B23K26/0884—Devices involving movement of the laser head in at least one axial direction in at least two axial directions in at least in three axial directions, e.g. manipulators, robots
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/60—Preliminary treatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/70—Auxiliary operations or equipment
    • B23K26/702—Auxiliary equipment

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Robotics (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种光束整形焊接系统及方法，该系统包括激光器、准直镜和45°全反镜，还包括：激光扫描模块，用于对焊接路径的扫描；与所述激光扫描模块电连接的控制模块，用于控制焊接头进行焊接；与所述控制模块电连接的焊接头。本发明结合光束整形技术和激光扫描技术，实现随动焊接，利用激光扫描技术实现对焊接路径的精确预判，调整焊接头方向与角度及整形镜片的旋转角度，实现光斑方向与焊接路径相对位置的实时调节。

Description

一种光束整形焊接系统及方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，尤其涉及一种光束整形焊接系统及方法。
背景技术
光束整形焊接即为激光焊接，激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。20世纪70年代主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
利用光束整形技术的焊接方式有诸多优点，但是现有的利用光束整形进行焊接时，焊接方向是不能调节的，现有的方案整形结构集成在焊接头中，焊接头与光束的相对位置固定，焊接过程中焊接路径适宜在同一平面、同一直线，不适宜焊接路径有平行光斑方向或是竖直方向移动的情况，这大大限制了光束整形焊接技术应用场景的应用。
公开号为CN 2758693U的专利公开了一种隐蔽性好、能够在军事上实施夜间代替人眼瞄准射击的通用近红外激光瞄准器。它是在整体结构中，电路、激光输出系统、激光束方向调节系统、外设接口做到有机的连接与相互依成。电路设计成最简化电路；激光输出系统采用双光栏，前一光栏将长椭圆高斯曲面分布光束整形为圆形光束；后一光栏将牛顿环干涉光斑的所有次级光环抑制掉，使其在给定距离的靶标上，光斑达到最小；激光束方向的调节，采用环状球面的紧密密合，轴孔紧配合，在横向互成120°的调节，再用弹簧和钢球将调节后的调节螺钉锁定，使光束方向在冲击振动中保持不变；与外设的接口连接简单而牢固，可灵活地设计各种不同的接口，配置于不同的直瞄武器上，为各种直瞄武器所通用。该方法虽然可调节激光束的方向，但是调节激光束方向是依靠人工手动调节，无法实现自动调节。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供了一种光束整形焊接系统及方法，利用激光扫描技术实现对焊接位置的精确预判，调整整形镜片的旋转角度并配合焊接头移动，实现光斑方向与焊接路径相对位置的实时调节。
为了实现以上目的，本发明采用以下技术方案：
一种光束整形焊接系统，包括激光器、准直镜和45°全反镜，还包括：
激光扫描模块，用于对焊接路径的扫描；
与所述激光扫描模块电连接的控制模块，用于控制焊接头进行焊接；
与所述控制模块电连接的焊接头。
进一步的，所述控制焊接头进行焊接包括控制焊接头的移动和控制焊接头的旋转角度。
进一步的，所述控制焊接头的移动是实现控制焊接头X、Y、Z方向的平移及空间旋转。
进一步的，所述焊接头包括整形镜片和聚焦镜片，所述聚焦镜片置于所述整形镜片的正下方，光束通过所述整形镜片后转换为双光束。
进一步的，所述整形镜片上安装有整形镜片驱动机构。
进一步的，所述整形镜片可实现0～360°旋转。
相应的，还提供一种光束整形焊接方法，应用于上述的光束整形焊接系统中，包括步骤：
S1.获取激光扫描模块扫描的焊接路径信息；
S2.根据所述焊接路径信息控制焊接头进行焊接。
进一步的，所述焊接路径可以是但不限于矩形路径、曲线路径和椭圆形路径。
与现有技术相比，本发明结合光束整形技术和激光扫描技术，实现随动焊接，利用激光扫描技术实现对焊接路径的精确预判，调整焊接头方向与角度，实现光斑方向与焊接路径相对位置的实时调节。
附图说明
图1是实施例一提供的一种光束整形焊接系统结构示意图；
图2是实施例一提供的焊接头的结构示意图；
图3是实施例一提供的整形镜片驱动机构的结构示意图；
图4是实施例一提供的一种光束整形焊接方法流程图；
图5是实施例一提供的一种矩形路径焊接示意图；
图6是实施例二提供的一种曲线路径焊接示意图；
图7是实施例三提供的一种椭圆形路径焊接示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种光束整形焊接系统，如图1所示，包括激光器、准直镜和45°全反镜，还包括：
激光扫描模块，用于对焊接路径的扫描；
与所述激光扫描模块电连接的控制模块，用于控制焊接头进行焊接；
与所述控制模块电连接的焊接头。
具体的，在本实施例中，所述的激光扫描模块为激光扫描器，激光扫描器利用快速摆动(或旋转)的镜面，发射能量高度集中的激光束，使激光束的出射角度随着发射镜的运动产生连续的变化，从而投射出一条扫描线，虽然激光扫描器只有一个光电检测器和一个光源，但由于反射镜的高扫描频率，使得激光扫描器几乎可以同时得到一行的图像信息，这样，利用激光扫面器就可以实现对焊接路径的扫描。
在本实施例中与激光扫描模块电连接的控制模块为单片机，控制模块实现接收激光扫描模块扫描的焊接路径的信息，然后根据焊接路径做出判断，控制焊接头进行焊接。具体的，所述控制焊接头进行焊接包括控制焊接头的移动和控制焊接头的旋转角度，所述控制焊接头的移动是实现控制焊接头X、Y、Z方向的平移及空间旋转。
如图2所示，所述焊接头包括整形镜片1、聚焦镜片2，所述聚焦镜片2置于所述整形镜片1的正下方，光束通过所述整形镜片1后转换为双光束。如图3所示，所述整形镜片1上安装有整形镜片驱动机构3，所述整形镜片驱动机构3可以是但不限于旋转电机，这样就可以实现整形镜片的旋转。
相应的，本实施例还提供一种光束整形焊接方法，运用在上述的光束整形焊接系统中，如图4所述，包括步骤：
S1.获取激光扫描模块扫描的焊接路径信息；
S2.根据所述焊接路径信息控制焊接头进行焊接。
本实施例的光束整形焊接方法的执行主体是控制模块。
具体的，首先激光扫描模块扫描焊接路径得到焊接路径信息，然后激光扫描模块将所述焊接路径信息传送给控制模块，控制模块获取到所述焊接路径信息后，根据焊接路径做出判断，控制整形镜片1根据路径变化实现旋转角度精确调节，配合焊接头的移动，实现工艺要求焊接效果。
下面提供一种矩形路径焊接实例来介绍本实施例的工作过程：
如图5所示，从起点A开始焊接作业，光斑长轴保持与焊接路径垂直(或工艺要求角度)并延X轴正方向移动，焊接至B点时，控制模块控制整形镜片1上的整形镜片驱动机构3旋转使得整形镜片1旋转+90°(或-90°)，使得光斑长轴继续保持与焊接路径垂直(或工艺要求角度)，然后焊接至C点，控制模块控制控制整形镜片1上的整形镜片驱动机构3旋转使得整形镜片1旋转+90°(或-90°)，使得光斑长轴继续保持与焊接路径垂直(或工艺要求角度)，这样以此类推直到完成整个矩形焊缝的焊接，在此过程中，整形镜片1旋转角度区间为90°(或270°)，这样就完成了矩形路径的焊接。
实施例二
本实施例与实施例一相比，本实施例提供的焊接实例为曲线路径焊接实例，其余都与实施例一相同，相同部分在此不再赘述。
本实施例提供的曲线路径焊接实例的工作过程为：
如图6所示，从起点位置开始焊接作业，光斑长轴保持与焊接路径垂直(或工艺要求角度)并延制定路径移动，焊接过程中控制模块控制整形镜片1的方向和旋转角度根据路径方向进行实时调整，从而获得图示焊缝，完成图示路径焊接，整形镜片旋转角度为0～90°；这样就完成了曲线路径的焊接。图示为平面曲线，若为空间曲线，配合焊接头Z向移动及相应旋转亦可实现。
实施例三
本实施例与实施例一相比，本实施例提供的焊接实例为椭圆形路径焊接实例，其余都与实施例一相同，相同部分在此不再赘述。
本实施例提供的椭圆形路径焊接实例的工作过程为：
如图7所示，可在图中所示路径任一点开始焊接作业，控制模块控制整形镜片1旋转角度根据焊接路径做出实时调节，在完成整个椭圆路径的焊接作业后，整形镜片旋转角度为0～360°，这样就完成了椭圆形路径的焊接。
需要说明的是，本发明可满足复杂空间曲线路径的焊接作业，并不局限于矩形路径、曲线路径和椭圆形路径的焊接，整个焊接过程保持焊缝属性高度一致。
注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员应当理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (8)

1.一种光束整形焊接系统，包括激光器、准直镜和45°全反镜，其特征在于，还包括：
激光扫描模块，用于对焊接路径的扫描；
与所述激光扫描模块电连接的控制模块，用于控制焊接头进行焊接；
与所述控制模块电连接的焊接头。
2.根据权利要求1所述的一种光束整形焊接系统，其特征在于，所述控制焊接头进行焊接包括控制焊接头的移动和控制焊接头的旋转角度。
3.根据权利要求2所述的一种光束整形焊接系统，其特征在于，所述控制焊接头的移动是实现控制焊接头X、Y、Z方向的平移及空间旋转。
4.根据权利要求1所述的一种光束整形焊接系统，其特征在于，所述焊接头包括整形镜片和聚焦镜片，所述聚焦镜片置于所述整形镜片的正下方，光束通过所述整形镜片后转换为双光束。
5.根据权利要求1所述的一种光束整形焊接系统，其特征在于，所述整形镜片上安装有整形镜片驱动机构。
6.根据权利要求1所述的一种光束整形焊接系统，其特征在于，所述整形镜片可实现0～360°旋转。
7.一种光束整形焊接方法，应用于如权利要求1至6任一所述的光束整形焊接系统中，其特征在于，包括步骤：
S1.获取激光扫描模块扫描的焊接路径信息；
S2.根据所述焊接路径信息控制焊接头进行焊接。
8.根据权利要求7所述的一种光束整形焊接方法，其特征在于，所述焊接路径可以是但不限于矩形路径、曲线路径和椭圆形路径。
CN201811487350.XA 2018-12-06 2018-12-06 一种光束整形焊接系统及方法 Pending CN109570760A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811487350.XA CN109570760A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种光束整形焊接系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811487350.XA CN109570760A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种光束整形焊接系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109570760A true CN109570760A (zh) 2019-04-05

Family

ID=65927378

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811487350.XA Pending CN109570760A (zh) 2018-12-06 2018-12-06 一种光束整形焊接系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109570760A (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201516540U (zh) * 2009-09-16 2010-06-30 苏州德龙激光有限公司 一种新型led晶圆三光束激光划片设备
CN203124961U (zh) * 2013-02-19 2013-08-14 深圳市大族激光科技股份有限公司 旋转式双焦点激光加工头
CN105345259A (zh) * 2015-12-01 2016-02-24 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种单激光器双路激光加工装置
CN107350624A (zh) * 2017-09-04 2017-11-17 南京理工大学 一种自带焊缝识别的机器人激光‑电弧复合热源焊接系统
CN107708914A (zh) * 2015-06-19 2018-02-16 Ipg光子公司 具有提供光束移动功能的双可移动反射镜的激光焊接头
CN108127270A (zh) * 2017-12-29 2018-06-08 苏州德龙激光股份有限公司 玻璃屏体倒角的激光加工系统及其方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201516540U (zh) * 2009-09-16 2010-06-30 苏州德龙激光有限公司 一种新型led晶圆三光束激光划片设备
CN203124961U (zh) * 2013-02-19 2013-08-14 深圳市大族激光科技股份有限公司 旋转式双焦点激光加工头
CN107708914A (zh) * 2015-06-19 2018-02-16 Ipg光子公司 具有提供光束移动功能的双可移动反射镜的激光焊接头
CN105345259A (zh) * 2015-12-01 2016-02-24 湖北三江航天红峰控制有限公司 一种单激光器双路激光加工装置
CN107350624A (zh) * 2017-09-04 2017-11-17 南京理工大学 一种自带焊缝识别的机器人激光‑电弧复合热源焊接系统
CN108127270A (zh) * 2017-12-29 2018-06-08 苏州德龙激光股份有限公司 玻璃屏体倒角的激光加工系统及其方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李广云等: "《工业测量系统原理与应用》", 31 January 2011 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103658140B (zh) 一种手持式激光清洗机的光学整型装置
RU2019104071A (ru) Прибор и способ обработки кожи на основе излучения
CN102500921B (zh) 复路激光焊接装置
CN106914701B (zh) 一种机器人激光焊接方法及系统
CN203124969U (zh) 基于自适应光学的激光微细加工设备
CN105478767A (zh) 一种金属激光3d打印牙修复体装置和方法
CN111872548A (zh) 一种光束入射角可控的激光加工装置及激光加工方法
US20190118305A1 (en) Laser 3d processing system
CN108535932A (zh) 一种近远场同时检测光路的调试装置及调试方法
CN203526795U (zh) 双光束激光加工头
CN105301768A (zh) 振镜式激光扫描系统
CN106405825B (zh) 自适应激光远场功率密度控制装置
CN103676159A (zh) 一种改善光斑形状自动调节光斑大小的光路系统
CN109570760A (zh) 一种光束整形焊接系统及方法
CN213318327U (zh) 一种光束入射角可控的激光加工装置
CN106271072B (zh) 一种手持式激光焊接装置
CN104143495A (zh) 一种质谱仪核心部件的自动控制系统
CN109570761A (zh) 一种实现激光搅拌焊的装置
CN216792599U (zh) 一种实现激光高均匀性远场光斑的自调焦激光眩目系统
CN205362670U (zh) 一种金属激光3d打印牙修复体装置
CN205218290U (zh) 一种提高yag激光焊接质量的控制系统
CN102642083B (zh) 激光加工机构
CN201645045U (zh) 激光加工系统
KR100650922B1 (ko) 레이저 용접장치
CN211866864U (zh) 激光加工装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination