CN110548991B - 动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法及系统，所述光场分布控制方法执行以下步骤：采用激光器形成由若干个光束组合而成的多光束激光，作为在激光焊接的过程中所采用的激光；获取动力电池精密结构件在激光焊接的过程中的焊接轨迹；在激光焊接的过程中，根据焊接轨迹动态调节多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节多光束激光的光场分布。根据本发明的动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法，可以动态自适应的改变激光对材料的作用，以达到控制温度梯度和应力梯度的效果，进而可以避免焊接过程中出现的焊接区域材质不连续、微裂纹的问题，可以有效提高动力电池精密结构件的焊接质量。

Description

动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法及系统

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法及系统。

背景技术

随着科技的发展，激光越来越被各行各业所认知。在工业加工领域，激光技术的应用越来越广泛，例如焊接、切割以及3D打印等。激光焊接技术具有能量密度高、焊接速度快、焊缝成形好、热影响区小且易于自动化控制等优点，引起了研究人员的广泛关注。

随着新能源汽车的发展持续增长，在全球新能源汽车市场的优势和份额日益扩大的同时，国家也在新能源方面特别是新能源汽车方面出台相关措施发展和创新，引发了新能源动力电池的生产需求量大增，将激光焊接技术应用到动力电池精密结构件的焊接时，当高密度的激光光束投射到动力电池精密结构件上可以进行精准焊接，然而也伴随着局部高温而引起高温度梯度和高应力梯度效应，使得激光对动力电池精密结构件的作用不均匀，出现焊接位置材质不连续和微裂纹等情况，存在较大安全风险，严重影响了对动力电池精密结构件的焊接效果。

发明内容

本发明提供一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法及系统，用以实现求职者和企业团队双方全面了解对方，提高信息的真实性。

本发明提供一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法，所述方法执行以下步骤：

步骤1：采用激光器形成由若干个光束组合而成的多光束激光，将所述多光束激光作为在所述激光焊接的过程中所采用的激光；

步骤2：获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹；

步骤3：在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布。

进一步地，在所述步骤1中，所述形成由若干个光束组合而成的多光束激光，包括：

采用多光束半导体激光器形成所述多光束激光，在所述多光束半导体激光器中设置有若干个呈条状的激光振荡区，并且能够从每个所述激光振荡区发射激光束。

进一步地，在所述步骤2中，所述获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹包括：

在激光焊接系统中获取预先设定的激光焊接头的焊接轨迹，并且所述焊接轨迹包括曲线、多条直线或者间断地形成的线中的一种或多种。

进一步地，在所述步骤3中，所述在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布包括：

步骤S301：获取所述动力电池精密结构件的焊接位置的材料；

步骤S302：调节好所述激光器的激光焊接头的激光光束焦点位置；

步骤S303：所述激光焊接头开始工作，对所述动力电池精密结构件的焊接位置表面发射激光，进行激光焊接，并实时对所述激光焊接头的焊接处喷射助燃氧气；

步骤S304：根据所述焊接位置的材料，动态地调节所述多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在所述焊接位置的动态调节。

进一步地，在所述步骤S3中，所述动力电池精密结构件的焊接位置的材料包括：铜、铝、钛、不锈钢或镍。

进一步地，在所述步骤3中，所述多光束激光中的每个光束的光场分布包括：准正态分布、平顶分布或W型分布。

进一步地，在所述步骤2中，所述获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹包括以下步骤：

首先，在与所述动力电池精密结构件垂直，并与所述动力电池精密结构件的中间位置相距N1米处，拍摄N2张实验室强光环境下所述动力电池精密结构件的照片，其中N1、N2为预设值；

其次，将采集到的照片分别进行预处理，所述预处理包括图像灰度化和高斯滤波处理，将N2组照片对应位置的像素值相加并取平均值获取到平均图像img；

然后，利用直方图均衡化技术处理平均图像，并将已经利用直方图均衡化技术处理的平均图像进行二值化处理，得到二值化图像bimg，在二值化处理时，需确定二值化处理的阈值，所述阈值F的确定方式如下：

设初始二值化阈值公式为

其中g表示灰度值，范围为[0,255],img(g)为灰度值为g的个数，根据阈值确定图像的前景和背景，图像内任一像素点灰度值大于灰度最小值并小于阈值为前景，反之像素点灰度值大于阈值并小于灰度最大值为背景，并求出前景的平均灰度g_f与图像背景的平均灰度g_b，

其中，g_i为图像内所有像素点中的灰度最小值，g_a为图像内所有像素点中的灰度最大值，令F^k＝(g_f+g_b)/2，k为前景的平均灰度g_f与背景的平均灰度g_b的迭代运算次数，k取值从0开始以1为单位递增，循环计算g_f和g_b，并将g_f和g_b代入F^k＝(g_f+g_b)/2，以计算F^k，直到F^k+1＝F^k时，至此二值化处理的阈值确定完成，确定的阈值F＝F^k；

然后，使用拉普拉斯算子进行轨迹检测，二值化图像bimg的拉普拉斯算子是一个二阶的微分，公式为：

在二维图像函数中，x、y两个方向的二阶差分如下：

所以拉普拉斯算子的差分形式为▽²bimg＝bimg(x+1,y)+bimg(x-1,y)+bimg(x,y+1)+bimg(x,y-1)-4bimg(x,y)，并选取

作为拉普拉斯运算模板，利用拉普拉斯算子与所述二值化图像bimg进行卷积运算即可求出轨迹信息；

最后，存储检测获得的轨迹坐标信息Q_xy，x、y分别是焊接位置横坐标值、纵坐标值，所述轨迹坐标信息Q_xy所形成的轨迹则为所述激光焊接的过程中的焊接轨迹。

进一步地，在所述步骤S304中，根据所述焊接位置的材料，动态地调节所述多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在所述焊接位置的动态调节，其中，调节激光能量的计算公式如下:

p(x,y,z)_i为所述焊接位置的材料为第i种材料对应的调节激光能量值，i的取值范围为{1,2,3,4,5}，j为所述动力电池精密结构件激光焊接采用的多光束激光中光束的个数变量，取值范围为{1,2,3...n},n为所述动力电池精密结构件激光焊接采用的多光束激光中光束的总数量,

为原点(x＝0,y＝0,z＝0)处第j个光束的中心光束的振幅，r_j为第j个光束的波数，且

m为预设的空气中的折射率，且m≈1，λ_j是第j个光束辐射在真空里的波长，

为第j个激光束的束腰半径，r_i为第i种材料的硬度值，d_i为第i种材料的纹理值，d₁、d₂、d₃、d₄、d₅的值分别为1、2、3、4、5，f_i为第i种材料的密度值，x、y、z分别是横坐标值、纵坐标值、竖坐标值。

本发明实施例提供的一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法，具有以下有益效果：根据焊接轨迹动态地调节多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节多光束激光的光场分布，因此可以动态自适应的改变激光对材料的作用，以达到控制温度梯度和应力梯度的效果，进而可以避免焊接过程中出现的焊接区域材质不连续、微裂纹的问题，可以有效提高动力电池精密结构件的焊接质量。

本发明还提供一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制系统，包括：

激光器，用于形成由若干个光束组合而成的多光束激光，将所述多光束激光作为在所述激光焊接的过程中所采用的激光；

焊接轨迹获取模块，用于获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹；

光场分布调节模块，用于在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布。

进一步地，所述光场分布调节模块根据焊接轨迹动态调节多光束激光的光场分布的光场分布函数公式如下：

Re(x,y)_i为第i种材料的焊接位置处的多光束激光的光场分布调节函数，x、y分别是焊接位置横坐标值、纵坐标值，sign(x)为符号函数，当x＞0，sign(x)＝1,当x＝0，sign(x)＝0,当x＜0，sign(x)＝-1，t为焊接过程中的温度值，u为焊接位置的应力值，p(x,y,z)_i为所述焊接位置的第i种材料调节激光能量值，动力电池精密结构件焊接过程中处在同一个平面所以z值是预设的值N1米，p(x,y,z)_i的值根据不同焊接位置的不同材料的调节激光能量p(x,y,z)_i计算公式确定，Q_xy为所述激光焊接的过程中的焊接轨迹。

本发明实施例提供的一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制系统，具有以下有益效果：光场分布调节模块根据焊接轨迹动态地调节多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节多光束激光的光场分布，因此可以动态自适应的改变激光对材料的作用，以达到控制温度梯度和应力梯度的效果，进而可以避免焊接过程中出现的焊接区域材质不连续、微裂纹的问题，可以有效提高动力电池精密结构件的焊接质量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例中一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法的流程示意图；

图2为本发明实施例中一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制系统的框图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法，如图1所示，所述方法执行以下步骤：

步骤1：采用激光器形成由若干个光束组合而成的多光束激光，将所述多光束激光作为在所述激光焊接的过程中所采用的激光；

步骤2：获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹；

步骤3：在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布。

上述技术方案的工作原理为：形成由若干个光束组合而成的多光束激光，在激光焊接的过程中，根据焊接轨迹动态调节多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节多光束激光的光场分布。

上述技术方案的有益效果为：根据焊接轨迹动态地调节多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节多光束激光的光场分布，因此可以动态自适应的改变激光对材料的作用，以达到控制温度梯度和应力梯度的效果，进而可以避免焊接过程中出现的焊接区域材质不连续、微裂纹的问题，可以有效提高动力电池精密结构件的焊接质量。

在一个实施例中，在所述步骤1中，所述形成由若干个光束组合而成的多光束激光，包括：

采用多光束半导体激光器形成所述多光束激光，在所述多光束半导体激光器中设置有若干个呈条状的激光振荡区，并且能够从每个所述激光振荡区发射激光束。

上述技术方案的工作原理为：所述多光束半导体激光器由氮化镓(GaN)III-V族化合物半导体制成，并且所述多光束激光中的各光束的光输出能级彼此相等，同时容易定位。

需要说明的是，还可采用其他激光器，如气体激光器、光纤激光器、染料激光器等形成由若干个光束组合而成的多光束激光。

上述技术方案的有益效果为：借助于多光束半导体激光器，形成了多光束激光。

在一个实施例中，在所述步骤2中，所述获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹包括：

在激光焊接系统中获取预先设定的激光焊接头的焊接轨迹，并且所述焊接轨迹包括曲线、多条直线或者间断地形成的线中的一种或多种。

上述技术方案的工作原理为：由曲线形成的焊接轨迹包含U字状或V字状。

上述技术方案的有益效果为：在激光焊接系统中可以获取预先设定的激光焊接头的焊接轨迹。

在一个实施例中，在所述步骤3中，所述在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布包括：

步骤S301：获取所述动力电池精密结构件的焊接位置的材料；

步骤S302：调节好所述激光器的激光焊接头的激光光束焦点位置；

步骤S303：所述激光焊接头开始工作，对所述动力电池精密结构件的焊接位置表面发射激光，进行激光焊接，并实时对所述激光焊接头的焊接处喷射助燃氧气；

步骤S304：根据所述焊接位置的材料，动态地调节所述多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在所述焊接位置的动态调节。

上述技术方案的工作原理为：在步骤S302中，所述动力电池精密结构件的焊接位置的表面设置于激光焊接头负离焦0.5mm-5mm的范围内，示例性地，设置于激光焊接头负离焦3mm-4mm的范围内。

进一步地，所述激光焊接头的功率为1800W-2000W，所述助燃氧气的喷射流速为10L/min-30L/min。

上述技术方案的有益效果为：根据焊接位置的材料动态地调节多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在焊接位置的动态调节，可以动态自适应的改变激光对材料的作用，以达到控制温度梯度和应力梯度的效果；同时，由于在激光焊接头工作时，实时对激光焊接头的焊接处喷射助燃氧气，使焊接处的金属表层与氧气燃烧，因而放出大量热量，提高了激光焊接速度，大幅降低了激光焊接头的价格和能耗。

在一个实施例中，在所述步骤S3中，所述动力电池精密结构件的焊接位置的材料包括：铜、铝、钛、不锈钢或镍。

上述技术方案的工作原理为：在将金属件焊接在动力电池的金属壳体上的示例中，所述金属件的材料为紫铜，所述动力电池壳体的材料为金属铝。

上述技术方案的有益效果为：提供了动力电池精密结构件的焊接位置的材料。

在一个实施例中，在所述步骤3中，所述多光束激光中的每个光束的光场分布包括：准正态分布、平顶分布或W型分布。

上述技术方案的工作原理为：准正态的光场分布使得激光器形成多焦点光斑，能量密度低，熔覆效率低，激光光束在横向分布不均匀。

平顶化的光场分布使得激光器光斑的能量分布更加均匀，激光光束为平顶分布的矩形结构，具有熔覆效率高、速度快、能耗低、熔覆层深度分布均匀和热影响区小的优点，从而可实现大面积光斑的快速激光熔覆、提高了激光熔覆的效率和熔覆层的硬度。

W型的光场分布使得激光器的输出光谱稳定，受环境影响小，输出功率稳定。

上述技术方案的有益效果为：多光束激光中的每个光束的光场分布可以是准正态分布、平顶分布或W型分布中的一种或多种的组合，通过调节多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，可以实现准正态分布、平顶分布或W型分布的叠加。

在一个实施例中，在所述步骤2中，所述获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹包括以下步骤：

首先，在与所述动力电池精密结构件垂直，并与所述动力电池精密结构件的中间位置相距N1米处，拍摄N2张实验室强光环境下所述动力电池精密结构件的照片，其中N1、N2为预设值，N1的取值范围为[0.2,0.4]，N2的取值范围为{5,6,7,8,9,10}；

其次，将采集到的照片分别进行预处理，所述预处理包括图像灰度化和高斯滤波处理，将N2组照片对应位置的像素值相加并取平均值获取到平均图像img；

然后，利用直方图均衡化技术处理平均图像，并将已经利用直方图均衡化技术处理的平均图像进行二值化处理，得到二值化图像bimg，在二值化处理时，需确定二值化处理的阈值，所述阈值F的确定方式如下：

设初始二值化阈值公式为

其中g表示灰度值，范围为[0,255],img(g)为灰度值为g的个数，根据阈值确定图像的前景和背景，图像内任一像素点灰度值大于灰度最小值并小于阈值为前景，反之像素点灰度值大于阈值并小于灰度最大值为背景，并求出前景的平均灰度g_f与图像背景的平均灰度g_b，

其中，g_i为图像内所有像素点中的灰度最小值，g_a为图像内所有像素点中的灰度最大值，令F^k＝(g_f+g_b)/2，k为前景的平均灰度g_f与背景的平均灰度g_b的迭代运算次数，k取值从0开始以1为单位递增，循环计算g_f和g_b，并将g_f和g_b代入F^k＝(g_f+g_b)/2，以计算F^k，直到F^k+1＝F^k时，至此二值化处理的阈值确定完成，确定的阈值F＝F^k；

然后，使用拉普拉斯算子进行轨迹检测，二值化图像bimg的拉普拉斯算子是一个二阶的微分，公式为：

在二维图像函数中，x、y两个方向的二阶差分如下：

所以拉普拉斯算子的差分形式为▽²bimg＝bimg(x+1,y)+bimg(x-1,y)+bimg(x,y+1)+bimg(x,y-1)-4bimg(x,y)，并选取

作为拉普拉斯运算模板，利用拉普拉斯算子与所述二值化图像bimg进行卷积运算即可求出轨迹信息；

最后，存储检测获得的轨迹坐标信息Q_xy，x、y分别是焊接位置横坐标值、纵坐标值，所述轨迹坐标信息Q_xy所形成的轨迹则为所述激光焊接的过程中的焊接轨迹。

上述技术方案的有益效果为：利用图像处理技术精准获取焊接路径，大大减少工作人员负担，提前获取焊接轨迹便于后续对动力电池精密机构件的激光焊接工作进行，并可以实现对焊接轨迹的提前规划。

在一个实施例中，，在所述步骤S304中，根据所述焊接位置的材料，动态地调节所述多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在所述焊接位置的动态调节，其中，调节激光能量的计算公式如下:

p(x,y,z)_i为所述焊接位置的材料为第i种材料对应的调节激光能量值，i的取值范围为{1,2,3,4,5}，j为所述动力电池精密结构件激光焊接采用的多光束激光中光束的个数变量，取值范围为{1,2,3...n},n为所述动力电池精密结构件激光焊接采用的多光束激光中光束的总数量,

为原点(x＝0,y＝0,z＝0)处第j个光束的中心光束的振幅，r_j为第j个光束的波数，且

m为预设的空气中的折射率，且m≈1，λ_j是第j个光束辐射在真空里的波长，

为第j个激光束的束腰半径，r_i为第i种材料的硬度值，d_i为第i种材料的纹理值，d₁、d₂、d₃、d₄、d₅的值分别为1、2、3、4、5，f_i为第i种材料的密度值，x、y、z分别是横坐标值、纵坐标值、竖坐标值。

上述技术方案的有益效果为：根据不同的金属材料的硬度、纹理值和密度值，动态自适应调整焊接位置的能量值，实现对所述材料的精准控制。

本发明还提供一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制系统，包括：

激光器101，用于形成由若干个光束组合而成的多光束激光，将所述多光束激光作为在所述激光焊接的过程中所采用的激光；

焊接轨迹获取模块102，用于获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹；

光场分布调节模块103，用于在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布。

上述技术方案的工作原理为：激光器101形成由若干个光束组合而成的多光束激光，将多光束激光作为在激光焊接的过程中所采用的激光；焊接轨迹获取模块102获取动力电池精密结构件在激光焊接的过程中的焊接轨迹；光场分布调节模块103在激光焊接的过程中，根据焊接轨迹动态调节多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节多光束激光的光场分布。

上述技术方案的有益效果为：光场分布调节模块根据焊接轨迹动态地调节多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节多光束激光的光场分布，因此可以动态自适应的改变激光对材料的作用，以达到控制温度梯度和应力梯度的效果，进而可以避免焊接过程中出现的焊接区域材质不连续、微裂纹的问题，可以有效提高动力电池精密结构件的焊接质量。

在一个实施例中，所述激光器包括多光束半导体激光器，并且所述多光束半导体激光器包括若干个呈条状的激光振荡区，用于从每个所述激光振荡区发射激光束。

上述技术方案的工作原理为：所述多光束半导体激光器由氮化镓(GaN)III-V族化合物半导体制成，并且所述多光束激光中的各光束的光输出能级彼此相等，同时容易定位。

需要说明的是，还可采用其他激光器，如气体激光器、光纤激光器、染料激光器等形成由若干个光束组合而成的多光束激光。

上述技术方案的有益效果为：借助于多光束半导体激光器，形成了多光束激光。

在一个实施例中，所述焊接轨迹包括曲线、多条直线或者间断地形成的线中的一种或多种。

上述技术方案的工作原理为：由曲线形成的焊接轨迹包含U字状或V字状。

上述技术方案的有益效果为：在激光焊接系统中可以获取预先设定的激光焊接头的焊接轨迹。

在一个实施例中，所述光场分布调节模块根据焊接轨迹动态调节多光束激光的光场分布的光场分布函数公式如下：

Re(x,y)_i为第i种材料的焊接位置处的多光束激光的光场分布调节函数，x、y分别是焊接位置横坐标值、纵坐标值，sign(x)为符号函数，当x＞0，sign(x)＝1,当x＝0，sign(x)＝0,当x＜0，sign(x)＝-1，t为焊接过程中的温度值，u为焊接位置的应力值，p(x,y,z)_i为所述焊接位置的第i种材料调节激光能量值，动力电池精密结构件焊接过程中处在同一个平面所以z值是预设的值N1米，p(x,y,z)_i的值根据不同焊接位置的不同材料的调节激光能量p(x,y,z)_i计算公式确定，Q_xy为所述激光焊接的过程中的焊接轨迹。

上述技术方案的有益效果为：在激光焊接系统中可以根据预先设定的激光焊接头的焊接轨迹、焊接材料、焊接过程中温度与应力与焊接位置的激光能量值动态自适应的改变激光对材料的作用，以达到控制温度梯度和应力梯度的效果，进而可以避免焊接过程中出现的焊接区域材质不连续、微裂纹的问题，可以有效地提高焊接质量。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (7)

1.一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制方法，其特征在于，所述方法执行以下步骤：

步骤1：采用激光器形成由若干个光束组合而成的多光束激光，将所述多光束激光作为在所述激光焊接的过程中所采用的激光；

步骤2：获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹；

步骤3：在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布；

在所述步骤3中，所述在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布包括：

步骤S301：获取所述动力电池精密结构件的焊接位置的材料；

步骤S302：调节好所述激光器的激光焊接头的激光光束焦点位置；

步骤S303：所述激光焊接头开始工作，对所述动力电池精密结构件的焊接位置表面发射激光，进行激光焊接，并实时对所述激光焊接头的焊接处喷射助燃氧气；

步骤S304：根据所述焊接位置的材料，动态地调节所述多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在所述焊接位置的动态调节；

在所述步骤2中，所述获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹包括以下步骤：

首先，在与所述动力电池精密结构件垂直，并与所述动力电池精密结构件的中间位置相距N1米处，拍摄N2张实验室强光环境下所述动力电池精密结构件的照片，其中N1、N2为预设值；

其次，将采集到的照片分别进行预处理，所述预处理包括图像灰度化和高斯滤波处理，将N2组照片对应位置的像素值相加并取平均值获取到平均图像img；

然后，利用直方图均衡化技术处理平均图像，并将已经利用直方图均衡化技术处理的平均图像进行二值化处理，得到二值化图像bimg，在二值化处理时，需确定二值化处理的阈值，所述阈值F的确定方式如下：

设初始二值化阈值公式为

其中g表示灰度值，范围为[0,255],img(g)为灰度值为g的个数，根据阈值确定图像的前景和背景，图像内任一像素点灰度值大于灰度最小值并小于阈值为前景，反之像素点灰度值大于阈值并小于灰度最大值为背景，并求出前景的平均灰度g_f与图像背景的平均灰度g_b，

其中，g_i为图像内所有像素点中的灰度最小值，g_a为图像内所有像素点中的灰度最大值，令F^k＝(g_f+g_b)/2，k为前景的平均灰度g_f与背景的平均灰度g_b的迭代运算次数，k取值从0开始以1为单位递增，循环计算g_f和g_b，并将g_f和g_b代入F^k＝(g_f+g_b)/2，以计算F^k，直到F^k+1＝F^k时，至此二值化处理的阈值确定完成，确定的阈值F＝F^k；

然后，使用拉普拉斯算子进行轨迹检测，二值化图像bimg的拉普拉斯算子是一个二阶的微分，公式为：

在二维图像函数中，x、y两个方向的二阶差分如下：

所以拉普拉斯算子的差分形式为

并选取

作为拉普拉斯运算模板，利用拉普拉斯算子与所述二值化图像bimg进行卷积运算即可求出轨迹信息；

最后，存储检测获得的轨迹坐标信息Q_xy，x、y分别是焊接位置横坐标值、纵坐标值，所述轨迹坐标信息Q_xy所形成的轨迹则为所述激光焊接的过程中的焊接轨迹；

在所述步骤S304中，根据所述焊接位置的材料，动态地调节所述多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在所述焊接位置的动态调节，其中，调节激光能量的计算公式如下:

p(x,y,z)_i为所述焊接位置的材料为第i种材料对应的调节激光能量值，i的取值范围为{1,2,3,4,5}，j为所述动力电池精密结构件激光焊接采用的多光束激光中光束的个数变量，取值范围为{1,2,3...n},n为所述动力电池精密结构件激光焊接采用的多光束激光中光束的总数量,

为原点(x＝0,y＝0,z＝0)处第j个光束的中心光束的振幅，r_j为第j个光束的波数，且

m为预设的空气中的折射率，且m≈1，λ_j是第j个光束辐射在真空里的波长，

为第j个激光束的束腰半径，r_i为第i种材料的硬度值，d_i为第i种材料的纹理值，d₁、d₂、d₃、d₄、的值分别为1、2、3、4、5，f_i为第i种材料的密度值，x、y、z分别是横坐标值、纵坐标值、竖坐标值。

2.如权利要求1所述的光场分布控制方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述形成由若干个光束组合而成的多光束激光，包括：

采用多光束半导体激光器形成所述多光束激光，在所述多光束半导体激光器中设置有若干个呈条状的激光振荡区，并且能够从每个所述激光振荡区发射激光束。

3.如权利要求1所述的光场分布控制方法，其特征在于，在所述步骤2中，所述获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹包括：

在激光焊接系统中获取预先设定的激光焊接头的焊接轨迹，并且所述焊接轨迹包括曲线、多条直线或者间断地形成的线中的一种或多种。

4.如权利要求1所述的光场分布控制方法，其特征在于，在所述步骤S3中，所述动力电池精密结构件的焊接位置的材料包括：铜、铝、钛、不锈钢或镍。

5.如权利要求4所述的光场分布控制方法，其特征在于，在所述步骤3中，所述多光束激光中的每个光束的光场分布包括：准正态分布、平顶分布或W型分布。

6.一种动力电池精密结构件激光焊接的光场分布控制系统，其特征在于，包括：

激光器，用于形成由若干个光束组合而成的多光束激光，将所述多光束激光作为在所述激光焊接的过程中所采用的激光；

焊接轨迹获取模块，用于获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹；

光场分布调节模块，用于在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布；

所述获取所述动力电池精密结构件在所述激光焊接的过程中的焊接轨迹包括以下步骤：

首先，在与所述动力电池精密结构件垂直，并与所述动力电池精密结构件的中间位置相距N1米处，拍摄N2张实验室强光环境下所述动力电池精密结构件的照片，其中N1、N2为预设值；

其次，将采集到的照片分别进行预处理，所述预处理包括图像灰度化和高斯滤波处理，将N2组照片对应位置的像素值相加并取平均值获取到平均图像img；

然后，利用直方图均衡化技术处理平均图像，并将已经利用直方图均衡化技术处理的平均图像进行二值化处理，得到二值化图像bimg，在二值化处理时，需确定二值化处理的阈值，所述阈值F的确定方式如下：

设初始二值化阈值公式为

其中g表示灰度值，范围为[0,255],img(g)为灰度值为g的个数，根据阈值确定图像的前景和背景，图像内任一像素点灰度值大于灰度最小值并小于阈值为前景，反之像素点灰度值大于阈值并小于灰度最大值为背景，并求出前景的平均灰度g_f与图像背景的平均灰度g_b，

其中，g_i为图像内所有像素点中的灰度最小值，g_a为图像内所有像素点中的灰度最大值，令F^k＝(g_f+g_b)/2，k为前景的平均灰度g_f与背景的平均灰度g_b的迭代运算次数，k取值从0开始以1为单位递增，循环计算g_f和g_b，并将g_f和g_b代入F^k＝(g_f+g_b)/2，以计算F^k，直到F^k+1＝F^k时，至此二值化处理的阈值确定完成，确定的阈值F＝F^k；

然后，使用拉普拉斯算子进行轨迹检测，二值化图像bimg的拉普拉斯算子是一个二阶的微分，公式为：

在二维图像函数中，x、y两个方向的二阶差分如下：

所以拉普拉斯算子的差分形式为

并选取

作为拉普拉斯运算模板，利用拉普拉斯算子与所述二值化图像bimg进行卷积运算即可求出轨迹信息；

最后，存储检测获得的轨迹坐标信息Q_xy，x、y分别是焊接位置横坐标值、纵坐标值，所述轨迹坐标信息Q_xy所形成的轨迹则为所述激光焊接的过程中的焊接轨迹；

所述在所述激光焊接的过程中，根据所述焊接轨迹动态调节所述多光束激光中的每个光束的光场分布，进而调节所述多光束激光的光场分布包括：

步骤S301：获取所述动力电池精密结构件的焊接位置的材料；

步骤S302：调节好所述激光器的激光焊接头的激光光束焦点位置；

步骤S303：所述激光焊接头开始工作，对所述动力电池精密结构件的焊接位置表面发射激光，进行激光焊接，并实时对所述激光焊接头的焊接处喷射助燃氧气；

步骤S304：根据所述焊接位置的材料，动态地调节所述多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在所述焊接位置的动态调节；

在所述步骤S304中，根据所述焊接位置的材料，动态地调节所述多光束激光中的每个光束的中心位置和周边位置的光场分布，以实现激光能量在所述焊接位置的动态调节，其中，调节激光能量的计算公式如下:

p(x,y,z)_i为所述焊接位置的材料为第i种材料对应的调节激光能量值，i的取值范围为{1,2,3,4,5}，j为所述动力电池精密结构件激光焊接采用的多光束激光中光束的个数变量，取值范围为{1,2,3...n},n为所述动力电池精密结构件激光焊接采用的多光束激光中光束的总数量,

为原点(x＝0,y＝0,z＝0)处第j个光束的中心光束的振幅，rj为第j个光束的波数，且

m为预设的空气中的折射率，且m≈1，λ_j是第j个光束辐射在真空里的波长，

为第j个激光束的束腰半径，r_i为第i种材料的硬度值，d_i为第i种材料的纹理值，d₁、d₂、d₃、d₄、的值分别为1、2、3、4、5，f_i为第i种材料的密度值，x、y、z分别是横坐标值、纵坐标值、竖坐标值。

7.如权利要求6所述的光场分布控制系统，其特征在于，所述光场分布调节模块根据焊接轨迹动态调节多光束激光的光场分布的光场分布函数公式如下：

Re(x,y)_i为第i种材料的焊接位置处的多光束激光的光场分布调节函数，x、y分别是焊接位置横坐标值、纵坐标值，sign(x)为符号函数，当x＞0，sign(x)＝1,当x＝0，sign(x)＝0,当x＜0，sign(x)＝-1，t为焊接过程中的温度值，u为焊接位置的应力值，p(x,y,z)_i为所述焊接位置的第i种材料调节激光能量值，动力电池精密结构件焊接过程中处在同一个平面所以z值是预设的值N1米，p(x,y,z)_i的值根据不同焊接位置的不同材料的调节激光能量p(x,y,z)_i计算公式确定，Q_xy为所述激光焊接的过程中的焊接轨迹。

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