CN113369681A - 一种激光焊接焦距的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光焊接焦距的检测装置，包括中空的底座；底座的前后两端分别具有一个开口，并且其顶部具有纵向分布的豁口；所述豁口中，嵌入有一个支撑块；支撑块的顶部，固定连接一个检测块；检测块包括前后分布的前侧倾斜部和后侧水平部；前侧倾斜部的顶面，与水平面的夹角为锐角；前侧倾斜部的顶面，设置有焦距测试板；后侧水平部的顶面为水平面；后侧水平部的顶面，设置有一个水平尺；前侧倾斜部顶面的焦距测试板，位于激光振镜的正下方；激光振镜，用于向焦距测试板，垂直发出激光光线。本发明结构设计科学，能够在不移动激光振镜以及不移动检测装置自身的情况下，方便、快速、准确可靠地对激光焊接机的激光振镜的焦距进行检测。

Description

一种激光焊接焦距的检测装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，特别是涉及一种激光焊接焦距的检测装置。

背景技术

目前，对激光焊接载体有两种镜头，一为准直镜头，镜头只进行出光控制，镜头本身无法进行焊接图形绘制，需要借助外界装载辅助进行；二为振镜镜头(例如2D振镜镜头)，镜头内部存在偏转电机进行光路折射，来实现图形焊接，外部装载在焊接出光过程中不进行运动，激光焊接在生产过程中对焊接影响最为隐形的参数是激光焊接的焦距参数，焊接镜头的焦距为出厂本身参数，此参数在设备参数上为推算参数，非确切数值，需要现场设备及工艺人员进行现场标定。

传统的现场标定方式为：在对振镜镜头(例如2D振镜镜头)的标定过程中，使用相纸或阳极氧化铝作为标定对象100，通过激光振镜200发出激光光线300，来进行打点标定(即打孔标定)，标定过程中，需要将激光振镜200的镜头载体进行X、Y、Z三个方向(即横向、纵向和垂直方向)进行移动，再通过观察打点强度进行确定，如图1、图2所示，通过移动点位及激光振镜200高度，来对焊接焦距进行确认，在图1中，九个点(即孔)中，位于中间位置的面积最小的点(即孔，也是最小直径点)所在位置为焦点位置，并通过在作为标定对象100的相纸或阳极氧化铝片上的显影情况，来确认焦距的位置，该标定对象100固定在一个平台顶部。

因此，传统的现场标定方式，由于需要对激光振镜200的镜头进行X、Y、Z三个方向移动，容易出现点位漂移及校核失误的问题。

目前，对于现有的锂离子电池模组，在生产过程中，需要使用激光，来焊接相邻电池间的连接片(例如汇流排)。电池模组生产车间使用的激光焊接方式为：2D振镜焊接，即采用2D振镜作为激光焊接机的激光镜头，来对物体进行焊接操作。这种焊接方式，需要选取激光焊接的焦距值(即焦深中值)，进行激光焊接的离焦量确认。

但是，即使物体在焦距值(即焦深中值)处的焊接效果最好，现有的激光焊接机厂家，在出厂调试时，通常不事先对焦深进行精确判定。

需要说明的是，对于现有的采取2D振镜进行焊接操作的激光焊接机，激光焊接机设备本身具有图形编辑能力，但不具备Z轴方向上移动的能力，仅仅可以实现在本身范围内进行X、Y轴方向上的移动，因此，目前还需要外加在移动设备上，进行X、Y、Z等三个方向的移动，然后焊接。

还需要说明的是，激光焊接的本身固有参数中包含焦距一项，焦距中心所处平面即为焦平面；焦距是指镜头中心至焦点之间的距离，离开焦距中心位置(即焦点)的距离即为离焦量，离焦量的上下调整，对激光焊接的质量与外观有重要作用，在2D振镜焊接时，因为现有的2D振镜焊接的设备不具备Z轴方向(即垂直方向)的移动能力，因此离焦量的选择，直接影响到焊接的质量。焦深，是指在2D振镜焊接的焊接光束锥形光中，实际光斑最小点上下与最小点光斑能量相差不大的位置，此位置与振镜本身设计有关，焦深中值(即焦距)与光斑最小处或焦距或焦平面为相同位置，仅在使用不同方向有区别，此为现有公知的技术常识，在此不再赘述。

如前所述，传统的现场标定方式，需要将激光振镜200的镜头载体进行X、Y、Z三个方向(即横向、纵向和垂直方向)进行移动，这种方式，容易出现点位漂移及校核失误的问题，无法准确、可靠地满足对激光焊接机的激光振镜(即2D振镜)的焦距(即焦深中值)的检测需求。

因此，目前迫切需要开发出一种技术，能够方便、快速、准确可靠地对激光焊接机的激光振镜(即2D振镜)的焦距(即焦深中值)进行检测，从而有利于保障在对物体进行激光焊接时的焊接效果。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的技术缺陷，提供一种激光焊接焦距的检测装置。

为此，本发明提供了一种激光焊接焦距的检测装置，其包括中空的底座；

其中，底座的前后两端分别具有一个开口，并且其顶部具有纵向分布的豁口；

所述豁口中，嵌入有一个支撑块；

支撑块的顶部，固定连接一个检测块；

其中，检测块包括前后分布的前侧倾斜部和后侧水平部；

前侧倾斜部的顶面，与水平面之间的夹角为锐角；

前侧倾斜部的顶面，设置有焦距测试板；

后侧水平部的顶面为水平面；

后侧水平部的顶部，设置有一个水平尺；

其中，前侧倾斜部顶面的焦距测试板，位于激光振镜的正下方；

激光振镜，用于向焦距测试板，垂直发出激光光线。

优选地，前侧倾斜部的顶面，与水平面之间的夹角为°角。

优选地，支撑块，包括中间连接部、上支撑台和下支撑台；

上支撑台和下支撑台，分别位于中间连接部的上下两端；

上支撑台的左右两端，分别通过两个紧固螺丝，与检测块的底部固定连接；

中间连接部，垂直贯穿通过所述豁口；

下支撑台，位于底座的内腔中；

下支撑台的底部左右两端，分别与两个垂直分布的调平弹簧的顶部相接触；

调平弹簧的底部，与底座的内腔底面相接触；

其中，底座的顶部左右两端，分别螺纹连接两个调平螺丝；

调平螺丝的中部和下部，垂直贯穿底座的顶部；

调平螺丝的中部和下部外壁，分别对应套有一个所述调平螺丝。

优选地，支撑块为一体成型的结构。

优选地，焦距测试板，为阳极氧化铝板。

优选地，底座的前后两端，分别与一个垂直分布的底座挡板相连接。

优选地，后侧水平部的顶部，具有一个水平尺容纳槽；

水平尺容纳槽内，放置有水平尺。

由以上本发明提供的技术方案可见，与现有技术相比较，本发明提供了一种激光焊接焦距的检测装置，其结构设计科学，能够在不移动激光振镜(即激光振镜不运动)以及不移动检测装置自身的情况下，方便、快速、准确可靠地对激光焊接机的激光振镜(即2D振镜)的焦距(即焦深中值)进行检测，从而有利于保障在对物体进行激光焊接时的焊接效果，具有重大的生产实践意义。

附图说明

图1为采用传统的现场标定方式，对作为标定对象的相纸或阳极氧化铝进行打点标定(即打孔标定)时，标定对象的结构示意简图；

图2为采用传统的现场标定方式，对作为标定对象的相纸或阳极氧化铝进行打点标定(即打孔标定)时，激光振镜与标定对象的位置关系示意简图；

图3为本发明提供的一种激光焊接焦距的检测装置的立体结构示意图；

图4为本发明提供的一种激光焊接焦距的检测装置的立体结构分解示意图；

图5为本发明提供的一种激光焊接焦距的检测装置，与激光振镜的位置关系示意简图；

图6为本发明提供的一种激光焊接焦距的检测装置，其配套的激光焊接机所设置的、焊接振镜(即激光振镜)发出的激光光束的直线型的焊接轨迹(即一条直线L)的示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段更容易理解，下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”等应做广义理解，例如，可以是固定安装，也可以是可拆卸安装。

对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

参见图3至图6，本发明提供了一种激光焊接焦距的检测装置，包括中空的底座1；

其中，底座1的前后两端分别具有一个开口101，并且其顶部具有纵向分布的豁口102；

所述豁口102中，嵌入有一个支撑块3；

支撑块3的顶部，固定连接一个检测块4；

其中，检测块4包括前后分布的前侧倾斜部41和后侧水平部42；

前侧倾斜部41的顶面，与水平面之间的夹角为锐角；

前侧倾斜部41的顶面，设置有焦距测试板5；

后侧水平部42的顶面为水平面；

后侧水平部42的顶部，设置有一个水平尺6；

其中，一并参见图5所示，前侧倾斜部41顶面的焦距测试板5，位于现有激光焊接机中原有的激光振镜200的正下方；

激光振镜200，用于向焦距测试板5，垂直发出激光光线300。

需要说明的是，激光振镜200，具体为现有的激光焊接机上的2D振镜。

在本发明中，具体实现上，前侧倾斜部41的顶面，与水平面之间的夹角为45°角。

需要说明的是，对于前侧倾斜部41的夹角部分，参见图3，其两条直角边中的底部直角边L1的长度，通常为竖向直角边L2长度(即H)的两倍，例如，底部直角边L1的长度为100mm，竖向直角边L2的长度(即H)为50mm。

在本发明中，具体实现上，支撑块3，包括中间连接部30、上支撑台31和下支撑台32；

上支撑台31和下支撑台32，分别位于中间连接部30的上下两端；

上支撑台31的左右两端，分别通过两个紧固螺丝7，与检测块4的底部固定连接；

中间连接部30，垂直贯穿通过所述豁口102；

下支撑台32，位于底座1的内腔中；

下支撑台32的底部左右两端，分别与两个垂直分布的调平弹簧2的顶部相接触；

调平弹簧2的底部，与底座1的内腔底面相接触；

其中，底座1的顶部左右两端，分别螺纹连接两个调平螺丝8；

调平螺丝8的中部和下部，垂直贯穿底座1的顶部；

调平螺丝8的中部和下部外壁，分别对应套有一个所述调平螺丝8。

具体实现上，支撑块3为一体成型的结构。

在本发明中，具体实现上，后侧水平部42的顶部，具有一个水平尺容纳槽420；

水平尺容纳槽420内，放置有水平尺6。

需要说明的是，对于本发明，水平尺6，采用普通的圆形水平尺即可。

在本发明中，具体实现上，焦距测试板5，优选为阳极氧化铝板。

在本发明中，具体实现上，底座1的前后两端，分别与一个垂直分布的底座挡板9相连接(例如通过螺丝固定连接)。

需要说明的是，对于本发明，水平尺6放置在检验块4上，用于确认检验块4的底边为水平状态，

调平弹簧2的作用，一是支撑托住支撑块，二是通过调平螺丝8而作用在支撑块3的下部上表面，通过压缩支撑块3下方的调平弹簧2，起到调整水平作用。

焦距测试板5作用在检验块3上，并用螺栓固定住，激光直接打在焦距测试板上，测试板材质是阳极氧化铝片

具体实现上，前侧倾斜部41的顶面，在焦距测试板5的右边位置，具有多个等间距分布的刻度线50；

多个刻度线50的分布方向，与焦距测试板5的右侧直线边缘相平行。

需要说明的是，对于本发明，刻度线，用于确认焦距测试板5在被激光打点后的位置数据，做检测焦距后的点位观察使用。例如，任意相邻的两个刻度线之间的数值之差，等于这两个刻度线分别所在位置的垂直方向高度之差。每个刻度线50的右侧，对应具有该刻度线对应的高度数值。

为了更加清楚地理解本发明的技术方案，下面说明本发明的工作原理。

对于本发明，通过在激光振镜200的镜头内编辑一条点阵组成的直线，然后分别将激光光线300打在本发明检测装置中的焦距测试板5的上下不同位置，用以区分焦点所在位置，此装置可实现振镜镜头的不运动，以及实现检测装置不运动，因此，可以有效避免造成位置偏移，降低焦点的寻找难度。

其中，焦距的测量位置，位于焦距测试板5上的激光打出的光斑最小位置，是激光振镜200(是透镜)中心到光聚集之焦点(即光斑最小点)的距离，可以通过使用显微镜，来观察光点(即光斑)的最小位置。

具体操作上，操作步骤如下：

首先，将焦距测试板5固定在校验块4的前侧倾斜部41的顶面；

然后，通过底座1上的调平螺丝8，来调平校验块3，这时候，可以通过水平尺6来观察是否已调平；

然后，在焊接振镜(即激光振镜200)中编辑一条直线，然后在焦距测试板5上焊接，在焊接完成后，可以进行焦深(即焦点深度)的寻找，并确认焦深中值(即焦距)位置。

需要说明的是，参见图6，可以通过现有的激光焊接机自带的控制功能，编辑设置一条直线型的焊接轨迹(即一条直线L)，让焊接振镜(即激光振镜200)发出的激光光束沿着这个焊接轨迹，对正下方的焦距测试板5进行激光焊接(即打出激光到焦距测试板5上)。焊接轨迹编辑并控制执行功能，是现有激光焊接机自带的功能(例如6001型的通快焊接机)，在此不再赘述。

需要说明的是，本发明的检测装置，所配套的现有的激光焊接机，例如可以是6001型的通快焊接机，具有配套的345型号的振镜焊接头(即作为激光振镜200)。

需要说明的是，焊接焦距即为焊接镜头的中心与焦平面之间的距离。为测量焊接镜头(即激光振镜200)与焊接件(例如焦距测试板5)之间距离，焊接件需与焊接镜头保持在焦距距离上，从而得到最好的焊接效果

具体实现上，焦深为焦点(最小直径点)周围正负1个mm的位置。振镜型号不同，焦深大小不同，正负1mm为345型号的振镜焊接头的焦深确定值。

具体实现上，使用显微镜对完成打点测试的焦距测试板5进行查找最小直径点位置，此位置即为焦距的测量位置(即焦点所在位置)。

具体实现上，将激光振镜200的镜头悬停在焦距测试板5的正上方位置，可以测量激光振镜200的镜头中心与焦距测试板5的中心位置之间的垂直直线距离，从而可以测量出具体数值。对于焦距测试板5在被激光打点后的焦点(最小直径点)，通过焦距测试板5上的刻度线进行相应的加减数字确认(即对焦距测试板5的中心位置的刻度线与获得的焦点对应的刻度线。进行对应数值的加减)，可以得出具体焦距的距离值(即激光振镜200的镜头中心与焦点之间的距离值)。

其中，任意相邻的两个刻度线之间的数值之差，等于这两个刻度线分别所在位置的垂直方向高度之差。

与现有技术相比较，本发明提供的激光焊接焦距的检测装置，具有如下有益效果：

1、本发明简化了焊接焦深寻找的方式方法；本发明，通过直接在现有激光焊接机的激光振镜200镜头内编辑一条直线(即直线型的焊接轨迹)，通过焊接这一图形，可获得原始方法所得到的打点映像时间，可节省Z轴移动时间和左右平移时间。

需要说明的是，原有的方法为：参见图1、图2所示，在平台上摆放相关激光打点映像试件，通过每次移动装载振镜的载具，在Z轴方向移动相同距离进行打点的测试，确认焦距值，操作繁琐、复杂；

2、本发明降低了焦深寻找的难度；

需要说明的是，原有的方法为：对装载振镜的载具的使用有很高的要求，并且需要掌握移动的距离。本发明设计的试件通过特殊的角度，将激光打点试件固定在斜边上，通过振镜的图形焊接，打出均匀的点阵激光，可以更快速地找到激光振镜的焦距及检验现有的焦距位置

3、通过应用本发明，可以将焊接焦深，设为定时的点检项目；

4、本发明的装置，制造成本低廉。

综上所述，与现有技术相比较，本发明提供的一种激光焊接焦距的检测装置，其结构设计科学，能够在不移动激光振镜(即激光振镜不运动)以及不移动检测装置自身的情况下，方便、快速、准确可靠地对激光焊接机的激光振镜(即2D振镜)的焦距(即焦深中值)进行检测，从而有利于保障在对物体进行激光焊接时的焊接效果，具有重大的生产实践意义。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，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的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种激光焊接焦距的检测装置，其特征在于，包括中空的底座(1)；

其中，底座(1)的前后两端分别具有一个开口(101)，并且其顶部具有纵向分布的豁口(102)；

所述豁口(102)中，嵌入有一个支撑块(3)；

支撑块(3)的顶部，固定连接一个检测块(4)；

其中，检测块(4)包括前后分布的前侧倾斜部(41)和后侧水平部(42)；

前侧倾斜部(41)的顶面，与水平面之间的夹角为锐角；

前侧倾斜部(41)的顶面，设置有焦距测试板(5)；

后侧水平部(42)的顶面为水平面；

后侧水平部(42)的顶部，设置有一个水平尺(6)；

其中，前侧倾斜部(41)顶面的焦距测试板(5)，位于激光振镜(200)的正下方；

激光振镜(200)，用于向焦距测试板(5)，垂直发出激光光线(300)。

2.如权利要求1所述的激光焊接焦距的检测装置，其特征在于，前侧倾斜部(41)的顶面，与水平面之间的夹角为(45)°角。

3.如权利要求1所述的激光焊接焦距的检测装置，其特征在于，支撑块(3)，包括中间连接部(30)、上支撑台(31)和下支撑台(32)；

上支撑台(31)和下支撑台(32)，分别位于中间连接部(30)的上下两端；

上支撑台(31)的左右两端，分别通过两个紧固螺丝(7)，与检测块(4)的底部固定连接；

中间连接部(30)，垂直贯穿通过所述豁口(102)；

下支撑台(32)，位于底座(1)的内腔中；

下支撑台(32)的底部左右两端，分别与两个垂直分布的调平弹簧(2)的顶部相接触；

调平弹簧(2)的底部，与底座(1)的内腔底面相接触；

其中，底座(1)的顶部左右两端，分别螺纹连接两个调平螺丝(8)；

调平螺丝(8)的中部和下部，垂直贯穿底座(1)的顶部；

调平螺丝(8)的中部和下部外壁，分别对应套有一个所述调平螺丝(8)。

4.如权利要求1所述的激光焊接焦距的检测装置，其特征在于，支撑块(3)为一体成型的结构。

5.如权利要求1至4中任一项所述的激光焊接焦距的检测装置，其特征在于，焦距测试板(5)，为阳极氧化铝板。

6.如权利要求1至5中任一项所述的激光焊接焦距的检测装置，其特征在于，底座(1)的前后两端，分别与一个垂直分布的底座挡板(9)相连接。

7.如权利要求1至5中任一项所述的激光焊接焦距的检测装置，其特征在于，后侧水平部(42)的顶部，具有一个水平尺容纳槽(420)；

水平尺容纳槽(420)内，放置有水平尺(6)。

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