CN114074430A - 激光焊接方法、系统、计算机设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种激光焊接方法、系统、计算机设备及存储介质。该方法通过在接收到对待焊接塑料件进行激光焊接的指令之后，控制激光器发射激光光束；所述待焊接塑料件包括上层材料以及下层材料；通过预设分光设备将所述激光器发射的激光光束分为第一光束以及第二光束；通过所述第一光束的照射将所述上层材料的第一焊接位置加热至熔融状态，同时，通过所述第二光束的照射将所述下层材料的第二焊接位置加热至熔融状态；将所述下层材料与所述上层材料进行压合，以令处于熔融状态的所述第一焊接位置和所述第二焊接位置焊接。本发明将激光光束分为第一光束和第二光束，可以有效避免待焊接塑料件表面烧伤，提高了焊接质量。
Description
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方法、系统、计算机设备及存储介质。
背景技术
随着科学技术的发展，激光焊接技术也逐步发展。激光焊接技术中的激光塑料焊接方法，其焊接过程中无碎屑、无震动，在汽车、医疗、电子等方法中有着重要的应用。
现有技术中，针对塑料件的上下层材料均为透明材料的情况，通常是利用中红外激光能被透明塑料吸收的特性，使得激光从上层透过并射入下层中，以使得激光能量同时被上下层透明塑料件吸收，再实现焊接。但是该方法存在以下不足：相比下层透明材料来说，上层透明塑料件通常会吸收较多激光能量，从而导致上层透明塑料件表面容易造成烧伤，并且，在上层透明塑料件吸收掉大部分激光能量之后，下层透明塑料件结合位置吸收的能量减少，可能会导致难以实现焊接。
发明内容
本发明实施例提供一种激光焊接方法、系统、计算机设备及存储介质，以解决上层透明塑料件表面容易造成烧伤以及难以实现焊接的问题。
一种激光焊接方法，包括：
在接收到对待焊接塑料件进行激光焊接的指令之后，控制激光器发射激光光束；所述待焊接塑料件包括上层材料以及下层材料；
通过预设分光设备将自所述激光器发射的激光光束分为第一光束以及第二光束；
通过所述第一光束的照射将所述上层材料的第一焊接位置加热至熔融状态，同时，通过所述第二光束的照射将所述下层材料的第二焊接位置加热至熔融状态；
将所述下层材料与所述上层材料进行压合，以令处于熔融状态的所述第一焊接位置和所述第二焊接位置焊接。
一种激光塑料焊接系统，包括用于执行上述激光焊接方法的控制器。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述激光焊接方法。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述激光焊接方法。
上述激光焊接方法、系统、计算机设备及存储介质，该方法通过预设分光设备将激光光束分为对上层材料进行焊接的第一光束以及对下层材料进行焊接的第二光束，也即通过单台激光设备以及预设分光设备即可实现分布焊接。通过分布激光焊接的方式，使得分离后的第一光束和第二光束较为均衡，进而可以避免透明塑料表面烧伤，在第一焊接位置以及第二焊接位置均加热至熔融状态后直接压合，提高了焊接质量，并且本发明中第一光束和第二光束均可以持续照射于上层材料以及下层材料的焊接位置上，使得焊接位置可以持续吸收激光后升温熔化，因此本发明可以焊接任意厚度的工件。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中激光塑料焊接方法的一流程图；
图2是本发明一实施例中激光塑料焊接方法的一光路示意图；
图3是本发明一实施例中计算机设备的一示意图。
其中，图中各附图标记为：
1-半反镜片；2-透明固定板；3-全反镜片；4-上层材料；5-下层材料；6-激光光束。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在一实施例中，如图1所示，提供一种激光焊接方法，包括如下步骤：
S10：在接收到对待焊接塑料件进行激光焊接的指令之后，控制激光器发射激光光束6；所述待焊接塑料件包括上层材料4以及下层材料5。
其中，待焊接塑料件包括上层材料4以及下层材料5，该待焊接塑料件可以根据需求设置。作为优选，选取透明塑料件作为本发明中的待焊接塑料件，也即上层材料4与下层材料5均为透明塑料件，该上层材料4的直径与下层材料5的直径可以相同，也可以不相同。进一步地，可以采用亚克力透光材料对上层材料4进行固定，以便于激光光束6穿透亚克力透光材料至上层材料4，也可以在上层材料4上方设置固定机构，以对上层材料4进行固定；可以采用固定底座固定下层材料5。
进一步地，在选取透明塑料件作为待焊接塑料件之后，作为优选，功率器选择中红外激光器(如中红外掺铥光纤激光器、中红外半导体激光器)，该激光器的功率范围为30W～200W之间，该激光器射出的激光光束6的波长为1940nm，该波长的激光光束6更容易被透明塑料件所吸收。进一步地，在该激光器上配置高速振镜(可选地，该高速振镜的扫描速度为1000mm/s～8000mm/s)，以进行快速扫描的方式实现对待焊接塑料件的焊接，此外还配置带有远心镜头的振镜场镜，以保证激光器射出的激光光束6垂直射出至半反镜片1。
S20：通过预设分光设备将自所述激光器发射的激光光束6分为第一光束以及第二光束。
其中，根据如图2所示的光路示意图进行描述以下内容：
预设分光设备包括透明固定板2，该透明固定板2为与全反镜片3同轴设置的圆环状透明亚克力板，且为了避免在步骤S40中将所述下层材料5与所述上层材料4进行压合时，触碰到该透明固定板2，因此该透明固定板2的内径应大于待焊接塑料件的上层材料4以及下层材料5的直径。
进一步地，预设分光设备还包括半反镜片1，该半反镜片1呈喇叭状，且喇叭状的半反镜片1的直径自连接透明固定板2的一端向远离透明固定板2的一端逐渐增大，该半反镜片1与全反镜片3同轴设置，并且该半反镜片1设置在透明固定板2的上端面上。可选地，半反镜片1与透明固定板2之间的夹角角度为15°、20°等，该角度的设置与半反镜片1与上层材料4以及下层材料5之间的距离有关。作为优选，在任意一个包含喇叭状的半反镜片1的中心轴的截面上，该半反镜片1的相对的两个反射面均为平面。
进一步地，预设分光设备还包括全反镜片3，该全反镜片3呈喇叭状，且喇叭状的第二全反镜片3的直径自连接透明固定板2的一端远离透明固定板2的一端逐渐增大；该全反镜片3与半反镜片1同轴设置，并且该全反镜片3设置在透明固定板2的下端面上。可选地，全反镜片3与透明固定板2之间的夹角角度可以为75°、70°等，该角度的设置与全反镜片3与上层材料4以及下层材料5之间的距离有关。作为优选，在任意一个包含喇叭状的全反镜片3的中心轴的截面上，该全反镜片3的反射面均为平面。
作为优选，预设分光设备设置在上层材料4以及下层材料5之间。若预设分光设备位于与下层材料5平行位置，则可以取消全反镜片3(也即并不设置全反镜片3，或者在设置全反镜片3的情况下，通过调整半反镜片1和/或全反镜片3的放置角度，使得通过预设分光设备的半反镜片1将激光光束6分为第一光束和第二光束之后，第一光束以一定角度照射于上层材料4的焊接位置，该第二光束可以平行照射于下层材料5的焊接位置上)。同理，若预设分光设备位于与上层材料4平行位置，则可以对应取消全反镜片3(也即并不设置全反镜片3，或者在设置全反镜片3的情况下，通过调整半反镜片1和/或全反镜片3的放置角度，使得通过预设分光设备的半反镜片1将激光光束6分为第一光束和第二光束之后，第一光束以平行照射于上层材料4的焊接位置，该第二光束可以以一定角度照射于下层材料5的焊接位置上)。
具体地，在控制激光器发射激光光束6之后，该激光光束6经过激光器上的包含远心镜头的振镜场镜之后，该激光光束6垂直照射于半反镜片1；通过半反镜片1将激光光束6分为照射至上层材料4的第一光束，以及先透过半反镜片1，再透光透明固定板2之后照射于下层材料5的第二光束。
进一步地，预设分光设备中还包含全反镜片3，因此在通过半反镜片1分离出第二光束之后，该第二光束沿着与自激光器射出时的垂直方向，穿透透明固定板2至全反镜片3，并通过全反镜片3全反射之后将第二光束透过透明固定板2照射至下层材料5。
S30：通过所述第一光束的照射将所述上层材料4的第一焊接位置加热至熔融状态，同时，通过所述第二光束的照射将所述下层材料5的第二焊接位置加热至熔融状态。
具体地，在通过预设分光设备将自所述激光器发射的激光光束6分为第一光束以及第二光束之后，通过所述第一光束的照射将所述上层材料4的第一焊接位置加热至熔融状态，同时，通过所述第二光束的照射将所述下层材料5的第二焊接位置加热至熔融状态。
进一步地，在激光器上的高速振镜按照上层材料4或者下层材料5的圆轨迹进行高速扫描时，在激光器射出的激光光束6在实现步骤S10-S30的光路之后，持续通过预设分光设备将所述激光光束6分为第一光束以及第二光束，以令第一光束持续照射上层材料4的第一焊接位置，在第一焊接位置吸收第一光束后升温熔化，经过多次激光扫描直至处于熔融状态；令第二光束持续照射下层材料5的第二焊接位置，在第二焊接位置吸收第二光束后升温熔化，经过多次激光扫描直至处于熔融状态。
S40：将所述下层材料5与所述上层材料4进行压合，以令处于熔融状态的所述第一焊接位置和所述第二焊接位置焊接。
具体地，在通过所述第一光束的照射将所述上层材料4的第一焊接位置加热至熔融状态，同时，通过所述第二光束的照射将所述下层材料5的第二焊接位置加热至熔融状态之后，通过气缸治具将下层材料5顶起，以令下层材料5与上层材料4在透明固定板2的圆环内部空间进行压合，使得处于熔融状态的第一焊接位置以及第二焊接位置在压力作用下冷却，进而实现有效焊接。
在本实施例中，通过预设分光设备将激光光束6分为对上层材料4进行焊接的第一光束以及对下层材料5进行焊接的第二光束，也即通过单台激光设备以及预设分光设备即可实现分布焊接，通过分布激光焊接的方式，使得分离后的第一光束和第二光束较为均衡(可选地，第一光束和第二光束的激光能量相等，以使得照射到上层材料和下层材料的激光能量相等，进而使得焊接位置的熔融状态保持一致，便于两者的焊接，提升了焊接质量)，进而可以避免透明塑料表面烧伤，在第一焊接位置以及第二焊接位置均加热至熔融状态后直接压合，提高了焊接质量，并且发明中第一光束和第二光束均可以持续照射于上层材料以及下层材料的焊接位置上，使得焊接位置可以持续吸收激光后升温熔化，因此本发明可以焊接任意厚度的工件。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
在一实施例中，提供了一种塑料激光焊接系统，包括用于执行上述实施例中塑料激光焊接方法的控制器。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是服务器，其内部结构图可以如图3所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口和数据库。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统、计算机程序和数据库。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种塑料激光焊接方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述实施例中的塑料激光焊接方法。
在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的塑料激光焊接方法。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种激光焊接方法，其特征在于，包括：
在接收到对待焊接塑料件进行激光焊接的指令之后，控制激光器发射激光光束；所述待焊接塑料件包括上层材料以及下层材料；
通过预设分光设备将所述激光器发射的激光光束分为第一光束以及第二光束；
通过所述第一光束的照射将所述上层材料的第一焊接位置加热至熔融状态，同时，通过所述第二光束的照射将所述下层材料的第二焊接位置加热至熔融状态；
将所述下层材料与所述上层材料进行压合，以令处于熔融状态的所述第一焊接位置和所述第二焊接位置焊接。
2.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述预设分光设备包括透明固定板和半反镜片；所述半反镜片设置在所述透明固定板的上端面上；
所述通过预设分光设备将所述激光器发射的激光光束分为第一光束以及第二光束，包括：
通过所述半反镜片将所述激光器发射的激光光束分为照射至所述上层材料的第一光束以及透过所述透明固定板照射至所述下层材料的第二光束。
3.如权利要求2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述预设分光设备还包括设置在所述透明固定板的下端面上的全反镜片；自所述半反镜片分离出的所述第二光束透过所述透明固定板至所述全反镜片后，通过所述全反镜片的全反射之后照射至所述下层材料。
4.如权利要求2所述的激光焊接方法，其特征在于，所述半反镜片呈喇叭状，且喇叭状的半反镜片的直径自连接所述透明固定板的一端向远离所述透明固定板的一端逐渐增大。
5.如权利要求3所述的激光焊接方法，其特征在于，所述全反镜片呈喇叭状，且喇叭状的全反镜片的直径自连接所述透明固定板的一端向远离所述透明固定板的一端逐渐增大；所述全反镜片与所述半反镜片同轴设置。
6.如权利要求5所述的激光焊接方法，其特征在于，所述上层材料以及所述下层材料均为圆形透明塑料，且所述上层材料与所述下层材料平行且与所述全反镜片同轴设置；所述预设分光设备位于所述上层材料与所述下层材料之间。
7.如权利要求6所述的激光焊接方法，其特征在于，所述透明固定板为与所述全反镜片同轴设置的圆环状透明亚克力板；所述透明固定板的内径大于所述上层材料以及所述下层材料的直径；
所述将所述下层材与所述上层材料进行压合，包括：
将所述下层材料与所述上层材料在所述透明固定板的圆环内部空间进行压合。
8.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光器为中红外激光器，且所述激光器的功率为30W～200W；所述激光器射出的激光光束的波长为1940nm。
9.一种激光焊接系统，其特征在于，包括用于执行如权利要求1至8任一项所述激光焊接方法的控制器。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至8任一项所述激光焊接方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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