CN113953663B - 一种激光焊接监测装置及激光焊接系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及一种激光焊接监测装置及激光焊接系统。激光焊接监测装置包括：光强检测模块，设置在采用激光焊接的壳体内部，用于检测所述壳体内的光照强度；信号处理模块，与所述光强检测模块信号连接，用于接收所述光强检测模块输出的光照强度信号，以及显示所述壳体内的光照强度。本发明实施例的技术方案通过检测激光焊接的壳体内的光照强度，监测激光焊接过程中是否存在激光照进壳体的现象，以监测焊接过程的安全性。

Description

一种激光焊接监测装置及激光焊接系统

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种激光焊接监测装置及激光焊接系统。

背景技术

由于激光焊接具有能量密度高、焊接速度快、变形量小、便于自动化生产等优点，已广泛应用于生产制造过程中。

对于一些壳体结构的焊接，也常常采用激光焊接。例如在电池的生产制造中，就会采用激光焊接来焊接电池的相关结构，例如焊接外部壳体和母排。但如果电池外壳夹具装配不严密或者焊接激光能量发生波动而焊穿，都会造成电池外壳漏光。电池外壳漏光会对电池内部电芯材料造成损害，因此有起火的危险，而电池起火会造成生产事故。

因此，如何检测电池焊接过程中出现的漏光及焊穿现象是业内亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种激光焊接监测装置及激光焊接系统，从而在采用激光焊接的过程中，监测激光照进壳体的现象。

第一方面，本发明实施例提供了一种激光焊接监测装置，包括：

光强检测模块，设置在采用激光焊接的壳体内部，用于检测所述壳体内的光照强度；

信号处理模块，与所述光强检测模块信号连接，用于接收所述光强检测模块输出的光照强度信号，以及显示所述壳体内的光照强度。

可选的，所述光强检测模块包括至少一个光强检测单元。

可选的，所述光强检测单元包括光敏元件，所述光敏元件为光电二极管、光电三极管或光敏电阻。

可选的，所述光强检测单元的数量为两个，且两个所述光强检测单元的感光面相对设置。

可选的，所述光强检测单元还包括连接件，所述连接件与所述光敏元件连接，所述光强检测单元通过所述连接件固定设置于所述壳体的内壁上。

可选的，所述连接件包括吸盘、磁铁和粘胶中的至少一种。

可选的，激光焊接监测装置，还包括：

信息发送模块，分别与所述信号处理模块和激光焊接设备信号连接，用于从所述信号处理模块接收预警信息，并将所述预警信息发送至所述激光焊接设备；

所述信号处理模块，还用于当接收到的所述光照强度信号符合预设预警条件，生成所述预警信息并发送至所述信息发送模块。

可选的，所述信息发送模块通过有线方式和/或无线方式与所述激光焊接设备信号连接。

可选的，所述信号处理模块，具体用于当接收到的所述光照强度信号大于预设光照强度阈值时，生成所述预警信息并发送至所述信息发送模块。

第二方面，本发明实施例提供了一种激光焊接系统，包括激光焊接设备和本发明任意实施例提供的激光焊接监测装置。

本发明实施例提供的激光焊接监测装置，通过检测激光焊接的壳体内的光照强度，监测激光焊接过程中是否存在激光照进壳体的现象，解决了电池激光焊接过程中出现壳体漏光或焊穿的现象时，容易造成生产事故的问题，实现监测焊接过程的安全性。

附图说明

图1为本发明实施例一提供的一种激光焊接监测装置的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的一种激光焊接监测装置的结构示意图；

图3为本发明实施例三提供的一种激光焊接系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明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本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种激光焊接监测装置的结构示意图，本实施例可适用于采用激光焊接设备进行焊接的过程中，对焊接材料漏光或焊穿现象进行监测的情况，例如是对电池进行激光焊接，该激光焊接监测装置可以监测电池壳体在焊接的过程中是否出现漏光或焊穿现象。如图1所示，激光焊接监测装置，包括：光强检测模块100和信号处理模块200，其中：

光强检测模块100，设置在采用激光焊接的壳体内部，用于检测所述壳体内的光照强度；

信号处理模块200，与所述光强检测模块100信号连接，用于接收所述光强检测模块100输出的光照强度信号，以及显示所述壳体内的光照强度。

其中，光强检测模块100设置在壳体内部，可以检测到壳体内部的光照强度。由于壳体类的焊接材料是相对封闭的，外部光只有少量可以照进壳体内部，而一般的照明光源发出的光进入壳体时，壳体内的光照强度会处于比较低的范围内。而采用激光焊接时，如果壳体漏光或者因为激光能量波动而导致焊穿，用于焊接的激光便会进入壳体内部，而由于用于焊接的激光能量较高，会导致壳体内部的光照强度上升，此时光强检测模块100就会检测到的光照强度会比没有激光进入壳体时明显增高。光强检测模块100将光照强度转换为相应的电平信号传输给信号处理模块200，可以通过信号线或者无线通信来发送信号，而信号处理模块200接收到的光照强度信号，就是与光照强度对应的电平信号。信号处理模块200根据光照强度信号可以确定壳体内的光照强度，并以及显示所述壳体内的光照强度，例如，采用示波器显光照强度信号。用户根据壳体内的光照强度可以判断是否出现了激光照进壳体的现象，例如是外壳夹具装配不严密而漏光或者焊穿。在出现漏光时，用户可以选择控制激光焊接设备停止焊接，或者调节激光焊接设备的激光器功率。该激光焊接监测装置可以应用在激光焊接作业时对焊接进行监测，及时发现壳体漏光现象，也可以应用在调试阶段，在调试激光焊接设备的过程中为工程人员提供参考数据。

本实施例的技术方案，通过检测激光焊接的壳体内的光照强度，监测激光焊接过程中是否存在壳体漏光或焊穿的现象，解决了电池激光焊接过程中出现壳体漏光或焊穿的现象时，容易造成生产事故的问题，实现监测焊接过程的安全性和焊接的质量。

可选的，所述光强检测模块100包括至少一个光强检测单元。其中，光强检测单元可以将光信号转换为对应的电信号，也就是能够将光照强度这一物理量转换为对应的电平信号。所以，光强检测单元一般需要包括光敏元件，所述光敏元件可以为光电二极管、光电三极管或光敏电阻等能够检测光强变化的元件，对于不同类型的光敏元件需要设置相应的电路对光敏元件输出的电信号进行滤波和放大等处理，最后得到光照强度信号发送给信号处理模块200。而光强检测模块100中可以包括一个或多个光强检测单元，当光强检测模块100包括多个光强检测单元时，光照强度信号是由多个电平信号组成的，每个电平信号对应一个光强检测单元。如果出现某个或某些光强检测单元输出的电平信号表示壳体内光照强度升高，用户可以据此判断壳体是否存在漏光。

可选的，所述光强检测单元的数量为两个，且两个所述光强检测单元的感光面相对设置。其中，光强检测单元中包括光敏元件，而光敏元件一般都具备一个感光面，感光面所接收的光信号的强弱程度将决定光强检测单元输出的电平信号强弱。所以，可以在壳体内设置两个光强检测单元，并且感光面相对设置，这样利于接收壳体内的光信号，检测结果能更准确地体现壳体的漏光现象。所述光强检测单元还可以包括连接件，所述连接件与所述光敏元件连接，所述光强检测单元通过所述连接件固定设置于所述壳体的内壁上。有了连接件，方便在壳体内安装光强检测单元，将光强检测单元固定设置于所述壳体的内壁上，一方面使得安装稳定，另一方面两个光强检测单元相对设置，且贴近壳体内壁，可以充分检测到壳体内的光信号。可选的，所述连接件包括吸盘、磁铁和粘胶中的至少一种。其中，连接件和光敏元件固定连接，而为了和壳体内壁固定连接，可以采用吸盘、磁铁和粘胶中的至少一种，当然可以理解的是，磁铁适用于可以磁力吸附的壳体材料，如果壳体采用铝合金，则不适合选择磁铁，而吸盘适用于壳体内壁平整光滑的情况，所以连接件和壳体内壁的连接方式可以根据壳体的材料和壳体的形状进行选择。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种激光焊接监测装置的结构示意图，本实施例在上述技术方案的基础上进一步细化，可以是激光焊接监测装置，还包括：信息发送模块，分别与所述信号处理模块和激光焊接设备信号连接，用于从所述信号处理模块接收预警信息，并将所述预警信息发送至所述激光焊接设备。激光焊接监测装置包括：光强检测模块100、信号处理模块200和信息发送模块300，其中：

信息发送模块300，分别与所述信号处理模块200和激光焊接设备信号连接，用于从所述信号处理模块200接收预警信息，并将所述预警信息发送至所述激光焊接设备；

所述信号处理模块200，还用于当接收到的所述光照强度信号符合预设预警条件，生成所述预警信息并发送至所述信息发送模块300。

其中，采用激光焊接的壳体内部的光照强度信号如果符合预设预警条件，信号处理模块200会生成预警信息并通过信息发送模块300发送给激光焊接设备，预警信息用于指示激光焊接设备执行预先设置的预警处理操作，预警处理操作可以为停止焊接或者调节激光器功率。对于壳体其内部的光照强度是比较低的，如果激光进入壳体，会使光照强度上升，那么，可以通过设置一个光照强度阈值，用来和光强检测模块100当前检测到的光照强度信号进行对比，信号处理模块，具体可以用于当接收到的所述光照强度信号大于预设光照强度阈值时，生成所述预警信息并发送至所述信息发送模块300。信息发送模块300在接收到预警信息之后，可以利用预先和激光焊接设备之间建立的信息通路将预警信息发送给激光焊接设备。如果激光焊接设备接收到预警信息，表明壳体焊接存在安全风险，可以执行预先设置的预警处理操作。信息发送模块可以通过有线方式和/或无线方式与所述激光焊接设备信号连接。采用两种信号连接方式，可以保证预警信息的传递，也可以根据焊接的车间环境选择信号连接方式。而设置信息发送模块，并设置信号处理模块的自动预警功能，可以提高焊接作业的安全性，在出现壳体漏光的情况下，通过信息发送模块发送预警信息给激光焊接设备，相比人工操作激光焊接设备更加高效，而且人工预警和机器自动预警相结合，为安全生产提供了更可靠的保证。

以采用光电二极管作为光敏元件为例，说明激光焊接监测装置的监测焊接的方法。示例性的，采用两个光电二极管置于电池壳体内部监测电池壳体内部光照强弱，光电二极管选用硅光电二极管。当电池壳体装配良好时，光电二极管探头监测不到或者监测到极弱的光强信号；若电池壳体装配不良而存在缝隙时，光电二极管探头因壳体漏光焊接监测时必然会探测到较高的光强信号；当电池壳体在焊接过程出现漏光或者焊穿等现象时，光电二极管探头漏光监测时必然会探测到极强的光强信号。对于硅光电二极管，可认为光电二极管探头的反馈电压低于0.5V时符合要求，无漏光现象。破坏性试验中，电池电芯焊接过程中电压值剧烈波动，最大达到1.6V以上，表明此时存在漏光或焊穿现象。而对激光焊接设备的参数进行优化后，焊接的电池电芯，反馈电压最大值低于0.5V。具体的激光焊接监测方法可以包括如下步骤：

步骤1)：将光强检测模块置于壳体内部；

步骤2)：通过信号处理模块接收光强检测模块输出的光照强度信号；

步骤3)：对内部设置有光强检测模块置的壳体进行激光焊接；其中，对于电池电芯的焊接可以包括顶盖激光焊接和母排(Busbar)激光焊接；

步骤4)：焊接过程中，通过信号处理模块显示光照强度信号；

步骤5)：当光照强度信号小于等于预设光照强度阈值，可判定电芯焊接过程中不存在漏光现象；当光照强度信号大于预设光照强度阈值，可判定电芯焊接过程中存在漏光或者焊穿现象。

本实施例的技术方案，在发生壳体漏光的现象时，信号处理模块可以启动预警功能，通过信息发送模块发生预警信息给激光焊接设备，提高焊接作业的安全性。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种激光焊接系统的结构示意图，激光焊接系统10包括：激光焊接设备11和激光焊接监测装置12。本实施例中的激光焊接监测装置12可以为上述实施例中提供的任意激光焊接监测装置。

对于本实施例提供的激光焊接系统，可以在采用激光焊接设备进行焊接时，通过激光焊接监测装置监测焊接过程中的漏光现象，通过人工预警和/或自动预警，保证焊接的生产安全性。

虽然，上文中已经用一般性说明、具体实施方式及试验，对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (6)

1.一种激光焊接监测装置，其特征在于，包括：

光强检测模块，设置在采用激光焊接的壳体内部，用于检测所述壳体内的光照强度；

信号处理模块，与所述光强检测模块信号连接，用于接收所述光强检测模块输出的光照强度信号，以及显示所述壳体内的光照强度；

所述光强检测模块包括两个光强检测单元；

所述光强检测单元包括光敏元件，所述光敏元件为光电二极管、光电三极管或光敏电阻；两个所述光强检测单元的感光面相对设置；

连接件，所述连接件与所述光敏元件连接，所述光强检测单元通过所述连接件固定设置于所述壳体的内壁上。

2.根据权利要求1所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述连接件包括吸盘、磁铁和粘胶中的至少一种。

3.根据权利要求1所述的激光焊接监测装置，其特征在于，还包括：

信息发送模块，分别与所述信号处理模块和激光焊接设备信号连接，用于从所述信号处理模块接收预警信息，并将所述预警信息发送至所述激光焊接设备；

所述信号处理模块，还用于当接收到的所述光照强度信号符合预设预警条件，生成所述预警信息并发送至所述信息发送模块。

4.根据权利要求3所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述信息发送模块通过有线方式和/或无线方式与所述激光焊接设备信号连接。

5.根据权利要求3所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述信号处理模块，具体用于当接收到的所述光照强度信号大于预设光照强度阈值时，生成所述预警信息并发送至所述信息发送模块。

6.一种激光焊接系统，其特征在于，包括激光焊接设备和权利要求1-5任一项所述的激光焊接监测装置。