CN115255635B - 一种激光焊接系统及方法 - Google Patents

Abstract

一种激光焊接系统及方法，系统包括电池片上料单元、焊带上料单元以及激光焊接单元；电池片上料单元用于上料待焊接的电池片，焊带上料单元用于将焊带按一焊盘排布图案放置并定位于电池片的焊接区域中；激光焊接单元包括激光焊接装置和温度检测及冷却装置，在焊接激光束的发射路径上依次设有光束整形镜头、光学玻片以及投影镜头。光学玻片上设有衍射图案，该衍射图案呈规则的点阵状，并与焊接区域中的焊盘排布图案对应。方法包括：一、电池片上料；二、焊带放置并定位于焊接区域；三、对放置有焊带的电池片的焊接区域进行焊接，并通过温度控制保证光学玻片的温度稳定。本发明通过在光学玻片上设计衍射图案，实现了电池片的整面焊接区域的同时焊接。

Description

一种激光焊接系统及方法

技术领域

本发明涉及激光焊接领域，具体涉及一种激光焊接系统及方法，该激光焊接系统用于电池片的焊接作业。

背景技术

IBC太阳能电池片是一种仅单面设有光栅的电池片，焊接时仅需单面焊接。且焊带多为直径小于0.2mm的细焊带，优点是占用的电池片面积少，可提升采光性，从而确保发电面积足够大，以提升发电效率，但这就对串焊设备的技术工艺提出了要求。

由于焊带结构细圆，因此如何有效将其固定于电池片的主栅上进行高速、有效的焊接便成为了本技术领域要解决的问题。常规的解决方案包括：

一、红外灯管焊接方式

通过设置一灯箱装置和一用于放置电池片的治具，灯箱内排布有一些红外灯管。焊接时，通过移动灯箱装置或治具将电池片送入焊接区域，同时灯管发出红外光加热，实现将焊带热熔于电池片主栅上，完成焊接作业。

该红外灯管焊接方式的优点为：可实现电池片整片的同时焊接，且焊接作业周期短，作业效率高。缺点为：1）温度不均；在灯箱装置中，排布于中间区域的灯管发出红外光温度偏热，而两边灯管因靠近空气，发出红外光相对偏低，致使加热温度冷热不均，导致焊接作业出现虚焊或者过焊的情况，无法保证恒定加热温度，产品不良率过高。2）易产生光衰；红外强光照射在整片电池片上，电池片的部分无需焊接的区域会因照射到强光形成光衰，进而降低电池片的发电率，且对电池片造成损伤。3）红外灯管使用寿命短；频繁更换降低设备工作效率。4）有效光效率低；红外光是主要发热源，红外灯管在可见光区域无加热效果，进入红外区域才进行加热，浪费光能且效率较低。

二、激光打标机扫描焊接方案

优点为：集瞬间加热、冷却的优势可以实现精确焊接，且具有能量稳定，均匀性好等特性。缺点为：电池片串焊作业中焊盘数量较多，利用一个光点高速频繁扫描、焊接，全部焊完的焊接周期过长，无法符合批量高速生产需求。

三、激光并行矩阵焊接方案

通过选用独立的微型半导体激光器（激光二极管），结合治具结构的设计，根据电池片上焊接区域焊盘的需要，设置若干对应的光纤和光纤头。使用时，将若干个光纤头对应电池片的焊盘按照类似探针状的矩阵排布，采用一次焊接统一完成的作业方式。

该激光并行矩阵焊接的优点为：1）使用独立并行的激光点同时并行焊接，实现一次焊接统一完成；2）微型激光器固定在某一端，其排布不受空间结构的限制；3）微型激光器的光纤头通过软质的光纤连接可根据焊接区域的需要固定在设计的治具上进行图形排布，有利于灵活设置排布，完成同时焊接。缺点为：需要较多的微型激光器，因数量多导致成本高。

因此，如何解决上述现有技术存在的不足，便成为本发明所要研究解决的课题。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光焊接系统及方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种激光焊接系统，包括电池片上料单元、焊带上料单元以及激光焊接单元；

所述电池片上料单元用于上料待焊接的电池片，所述焊带上料单元用于将焊带按一焊盘排布图案放置并定位于所述电池片的焊接区域中；

所述激光焊接单元包括激光焊接装置和温度检测及冷却装置；所述激光焊接装置包括一用于发射焊接激光束的激光发生器，且在焊接激光束的发射路径上依次设有光束整形镜头、光学玻片以及投影镜头；

所述焊接激光束经过所述光束整形镜头后成为一均匀光束；

所述光学玻片上设有衍射图案，该衍射图案呈规则的点阵状，并与电池片的焊接区域中的焊盘排布图案对应；所述均匀光束经过光学玻片后成为数量与所述焊盘对应的多束出射光束；

所述投影镜头的光束出射方向正对所述电池片的焊接区域，且投影镜头与焊接区域的距离对应投影镜头的焦距；各出射光束同时经过所述投影镜头独立聚焦，并一一聚焦于所述焊接区域中的各所述焊盘上；

所述温度检测及冷却装置包括用于检测光学玻片表面温度的温度传感器，以及用于对所述光学玻片进行降温的冷却装置。

1、进一步的技术方案，所述温度传感器贴合光学玻片设置，并与一控制单元电性连接；

所述控制单元中预设有冷却触发温度值，当温度传感器实时采集的温度值达到或超过该触发温度值时，控制单元发出指令启动所述冷却装置对光学玻片进行降温。

2、进一步的技术方案，所述冷却装置包括冷却夹具，所述光学玻片定位于该冷却夹具中，且冷却夹具对应光学玻片的上下表面设置有用于避让激光束的让位通道；

所述冷却夹具中对应所述光学玻片设有风冷散热结构或/和水冷散热结构。

3、进一步的技术方案，所述风冷散热结构包括风冷气路，且该风冷气路的出气口对应所述光学玻片的表面设置。

4、进一步的技术方案，所述水冷散热结构包括用于对光学玻片直接或间接进行热交换的水冷流道。

5、进一步的技术方案，所述冷却装置还包括金属夹具，该金属夹具定位于所述冷却夹具中，且与所述水冷散热结构的水冷流道贴合设置；

所述光学玻片可拆卸地定位于该金属夹具中，且金属夹具对应光学玻片的上下表面设置有用于避让激光束的让位通道。

6、进一步的技术方案，所述冷却装置和所述投影镜头螺纹配合，实现投影镜头在所述光学玻片和所述电池片之间的距离可调。

7、进一步的技术方案，所述温度传感器设有多个，并均布于所述光学玻片的上下表面，以此实现对光学玻片的多点测温。

8、进一步的技术方案，所述光学玻片的衍射图案包括数个大光点，还包括数个小光点或数条小长条；

所述光学玻片上还设有用于增加换热面积的数根毛细散热结构，且各毛细散热结构的设置位置避开所述衍射图案，以此提升光学玻片的整体散热效率。

9、进一步的技术方案，所述毛细散热结构还设有数根支干，且各所述支干均对应所述大光点的周部设置，以此提升发热量较大的大光点处的散热效果。

10、进一步的技术方案，所述投影镜头为轴向多焦点激光元件，或其他功能相同或相似的器件。设置所述投影镜头的意义在于：光学玻片通过设置的图案分射出若干光点，这些光点在传输一定的距离后（在不确定具体的距离上），它可能会出现光点发散的情况，不能很好的将这些光点投射到电池片焊接区域上，此时需要一个辅助汇聚的投影镜头将这些分出的光点进行一次汇聚，再将这些光点投影至电池片焊接面上进行有效焊接。

11、进一步的技术方案，所述光学玻片为DOE光学玻片。

12、进一步的技术方案，所述激光焊接单元还包括防尘散热装置，该防尘散热装置具有一罩体，罩设于所述激光焊接装置的外侧。

为达到上述目的，本发明采用的另一技术方案是：

一种激光焊接方法，包括：

步骤一、对待焊接的电池片进行上料；

步骤二、将焊带按一焊盘排布图案放置并定位于所述电池片的焊接区域中；

步骤三、通过激光焊接单元对放置有焊带的电池片的焊接区域进行焊接；焊接时，激光发生器发射的焊接激光束经由一光束整形镜头整形后成为一均匀光束，该均匀光束经由一光学玻片分成数量与焊盘对应的多束出射光束；各出射光束与电池片上各焊盘的位置一一对应，且各出射光束同时经过投影镜头进行独立聚焦，使各出射光束一一聚焦于所述焊接区域中的各所述焊盘上实现焊接；

还包括温度的实时检测及冷却；通过实时检测光学玻片周边的温度值，当该温度值超出系统的一预设值时，则启动对光学玻片的冷却，确保光学玻片的工作温度在一设定范围内。

1、进一步的技术方案，所述光学玻片为DOE光学玻片，且设有衍射图案，该衍射图案呈规则的点阵状，并与电池片的焊接区域中的焊盘排布图案对应。

2、进一步的技术方案，所述激光焊接单元包括温度检测及冷却装置，其包括用于检测光学玻片表面温度的温度传感器，以及用于对所述光学玻片进行降温的冷却装置；

所述温度传感器贴合光学玻片设置，并与一控制单元电性连接；

所述控制单元中预设有冷却触发温度值，当温度传感器实时采集的温度值达到或超过该触发温度值时，控制单元发出指令启动所述冷却装置对光学玻片进行降温。

3、进一步的技术方案，所述冷却装置包括风冷散热结构，该风冷散热结构包括风冷气路，且该风冷气路的出气口对应所述光学玻片的表面设置；

所述冷却装置还包括水冷散热结构，该水冷散热结构包括用于对光学玻片直接或间接进行热交换的水冷流道；

所述温度传感器设有多个，并均布于所述光学玻片的上下表面，以此实现对光学玻片的多点测温。

4、进一步的技术方案，所述光学玻片的衍射图案包括数个大光点，还包括数个小光点或数条小长条；

所述光学玻片上还设有用于增加换热面积的数根毛细散热结构，且各毛细散热结构的设置位置避开所述衍射图案，以此提升光学玻片的整体散热效率；

所述毛细散热结构还设有数根支干，且各所述支干均对应所述大光点的周部设置，以此提升大光点处的散热效果。

5、进一步的技术方案，还包括多段式预热，至少包括两个升温区段，且第一升温区段至少涵盖所述电池片上料单元中的产品放置治具，第二升温区段至少涵盖所述焊带上料单元以及所述激光焊接装置。

本发明的工作原理及优点如下：

相比现有技术而言，本发明通过在光学玻片(DOE)上设计所需的图案，不仅在焊盘上形成较大的点状光束，还可以在点与点之间形成较细的、合适的条状光束。实现了电池片的整面焊接区域的同时焊接。本发明实现了将整面图案投射至电池片上焊接，满足了既有激光的精确焊接的优势，又避免了红外焊将焊接区域与非焊接区域全部加热焊接带来的弊端及能量浪费的问题。解决了如何使细圆结构的焊带有效固定于电池片的主栅上进行高速、有效焊接的问题。

同时，本发明保证了焊接时光学玻片的温度稳定，避免了光学玻片受热膨胀导致衍射图案的变形，进而保证了对应的投影光点的位置，确保了焊接位置的精准性，保证了焊接效果。

本发明具有红外焊接的整面焊接优势，既可实现对焊盘位置焊接，同时也将焊带的锡熔于细的主栅上，起到一定程度的轻微焊接效果；

本发明避免了红外焊接对非焊接区域照射红外强光产生光衰，导致损伤电池片，降低发电率以及能效浪费的缺点；

本发明解决了激光焊接点对点精准焊接周期长的弊端，维持了激光并行阵列焊接的优势。

本发明延续了激光焊接集瞬间加热、冷却的优势，可实现精确、能量稳定、均匀性好的焊接效果。

本发明实现了电池片串焊作业的高速、精准、有效、短周期的焊接效果。

附图说明

附图1为本发明实施例的激光焊接流程图；

附图2为本发明实施例中激光焊接装置的结构示意图；

附图3为本发明电池片的结构示意图；

附图4为本发明实施例中光学玻片的结构示意图一；

附图5为本发明实施例中光学玻片的结构示意图二；

附图6为本发明实施例中温度检测及冷却装置的结构示意图；

附图7为本发明实施例中冷却装置的俯视图；

附图8为本发明实施例中冷却夹具的结构示意图；

附图9为本发明实施例中冷却夹具的俯视图。

以上附图中：0．电池片；4．焊接区域；5．焊盘；32．激光发生器；33．焊接激光束；34．光束整形镜头；35．光学玻片；36．投影镜头；37．出射光束；38．大光点；39．小光点；40．小长条；41．温度传感器；42．冷却夹具；43．让位通道；44．风冷气路；45．出气口；46．过滤装置；47．水冷流道；48．金属夹具；49．进水口；50．出水口；51．套筒；52．毛细散热结构；53．支干；54．金属夹具的装配槽。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：

实施例：以下将以图式及详细叙述对本案进行清楚说明，任何本领域技术人员在了解本案的实施例后，当可由本案所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本案的精神与范围。

本文的用语只为描述特定实施例，而无意为本案的限制。单数形式如“一”、“这”、“此”、“本”以及“该”，如本文所用，同样也包含复数形式。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本案，其仅为了区别以相同技术用语描述的组件或操作。

关于本文中所使用的“连接”或“定位”，均可指二或多个组件或装置相互直接作实体接触，或是相互间接作实体接触，亦可指二或多个组件或装置相互操作或动作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的用词（terms），除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在本案内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本案的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本案描述上额外的引导。

一种激光焊接系统，包括电池片上料单元、焊带上料单元以及激光焊接单元。

所述电池片上料单元用于上料待焊接的电池片0，所述焊带上料单元用于将焊带按一焊盘5排布图案（见图3）放置并定位于所述电池片0的焊接区域4中。

其中，所述电池片上料单元包括用于输送电池片0的电池片输送装置，作为本系统的第一工位，可为流水线皮带传送。还包括用于检测电池片0位置和姿态的视觉定位装置，作为本系统的第二工位。还包括产品放置治具，作为本系统的第三工位。产品放置治具用于对电池片0进行精准固定，可以是一电池片仿形治具，仿形治具内可设有预热结构（加热板），对电池片0进行预热处理。

进一步的，所述电池片上料单元还包括第一搬运装置，设置于视觉定位装置与所述产品放置治具之间，用于将视觉定位完成的电池片0根据电池片0的位置和姿态信息搬运至产品放置治具中。

第一搬运装置可以是机械手，通过设置在抓取端的吸附结构进行取放电池片0操作，并在搬运的过程中通过视觉定位装置传送的位置信息对电池片0的放置状态进行调整，调整结束后将电池片0于一第三工位放至所述产品放置治具中，产品放置治具经步进传送至焊带上料单元处进行放置焊带，步进传输的方式可以是直线式步进，也可以是旋转式步进。

进一步的，所述焊带上料单元包括焊带裁切装置、焊带夹持装置以及焊带压持装置。其中焊带裁切装置用于对焊带进行裁切，焊带夹持装置用于在一第四工位将裁切后的焊带按所述焊盘排布图案放置在电池片0的焊接区域4中。

所述焊带压持装置用于将焊带定位在所述焊接区域4中，以防止在焊带的焊接过程中焊带翘起。例如可采取压针式压持，通过压针内部设置的弹簧起到压持缓冲作用。焊带压持装置可上均设有避开激光焊接的镂空结构，以便让开焊点进行焊接。

当电池片0在第三工位放置好并步进至第四工位后，焊带裁切装置会将电池片0所需的焊带裁切（并排布）好。先通过焊带夹持装置将裁切好的焊带进行抓取并放置在电池片0上，然后通过焊带压持装置对焊带进行压持，以保证焊带固定于电池片0上，最后步进至第五工位进行激光焊接作业。

所述激光焊接单元设置于第五工位，如图2所示，该单元包括激光焊接装置，该激光焊接装置包括一用于发射焊接激光束33的激光发生器32，且在焊接激光束33的发射路径上依次设有光束整形镜头34、光学玻片35以及投影镜头36。

所述焊接激光束33经过所述光束整形镜头34后成为一均匀光束。

所述光学玻片35为DOE光学玻片，设有衍射图案，该衍射图案呈规则的点阵状，并与电池片0的焊接区域4中的焊盘排布图案对应；所述均匀光束经过光学玻片35后成为数量与所述焊盘5对应的多束出射光束37。即，光学玻片35用于将入射的所述均匀光束分成与电池片0上各焊盘5一一对应的多束出射光束37。

如图4、图5所示，所述光学玻片35的衍射图案包括数个大光点38，还可包括数个小光点39或数条小长条40。由于大光点的进光量大，进行焊接过程时，大光点处的环境温度高；小光点进光量小，进行焊接过程时，小光点处环境温度低，整个光学玻片温度是不均匀的。为了克服这一问题，可在所述光学玻片35上设置用于增加换热面积的数根毛细散热结构52，且各毛细散热结构52的设置位置避开所述衍射图案，以此提升光学玻片35的整体散热效率和散热均匀性。

优选的，可通过在所述毛细散热结构52上设置数根支干53，且各所述支干53均对应所述大光点38的周部设置，以此进一步提升发热量较大的大光点38处的散热效果，同时进一步提升光学玻片35的散热均匀性。

所述毛细散热结构52和所述支干53可以是诸如沟槽、导热金属丝或毛细管等类似结构。作用在于提高光学玻片35各位置的换热效果，实现换热均匀。

优选的，所述光学玻片35可拆卸地装配于激光焊接装置中。借此设计，可通过更换不同衍射图案的光学玻片35以适应不同焊盘排布图案的电池片0的焊接需求。具体的可拆卸装配方式包括插拔式、卡扣锁紧式等。

其中，所述投影镜头36的光束出射方向正对所述电池片0的焊接区域，且投影镜头36与焊接区域4的距离对应投影镜头36的焦距；各出射光束37同时经过所述投影镜头36独立聚焦，并一一聚焦于所述焊接区域4中的各所述焊盘5上。以实现光学玻片35的整个图案投射，实现对电池片0一次完成整面焊接的效果。

具体的，所述投影镜头36可为轴向多焦点激光元件，或其他可同时对各出射光束37分别聚焦的镜头元件。该投影镜头36可使用现有技术，由于其具体结构和选型并非本案发明点，故本案不做赘述。

优选的，如图6、图7所示，所述激光焊接单元还可包括温度检测及冷却装置；所述温度检测及冷却装置包括用于检测光学玻片35表面温度的温度传感器41，以及用于对所述光学玻片35进行降温的冷却装置。具体的，温度传感器41可贴合光学玻片35设置，并与一控制单元电性连接。控制单元中可预先设置所需的冷却触发温度值，当温度传感器41实时采集的温度值达到或超过该触发温度值时，控制单元发出指令启动冷却装置对光学玻片35进行降温。所述冷却装置可采用风冷散热方式，也可采用水冷散热方式。

优选的，如图8、图9所示，所述冷却装置包括冷却夹具42，所述光学玻片35定位于该冷却夹具42中，且冷却夹具42对应光学玻片35的上下表面设置有用于避让激光束的让位通道43；所述冷却夹具42中对应所述光学玻片35设有风冷散热结构和水冷散热结构。

其中，所述风冷散热结构包括风冷气路44，且该风冷气路44的出气口45对应所述光学玻片35的表面设置。具体的，风冷气路44可引入一气态冷媒，风冷气路44的出气口45设于冷却夹具42的让位通道43处，对光学玻片35的表面进行风冷降温，降温换热后的气体可通过该让位通道43直接流出，或者，可在套筒51中设有数个排气孔（图中未绘出），以便换热后的气体顺利排出。

所述风冷气路44的出气口45还可设置过滤装置46以保证气态冷媒的洁净，具体可以是干燥结构加过滤网的组合（未附图示），这是因为工厂用的压缩气态冷媒可能含有少许水和尘，借此设计可保证光学玻片35不受水和尘的污染。

其中，所述水冷散热结构包括用于对光学玻片35进行热交换的水冷流道47，该水冷流道47可直接贴合光学玻片35进行直接的热交换。优选的，所述冷却装置还包括金属夹具48，该金属夹具48定位于所述冷却夹具42中，且与所述水冷流道47贴合设置，进而间接对光学玻片35进行热交换。

所述金属夹具48可拆卸地定位于所述冷却夹具42的金属夹具装配槽54中，构成所述光学玻片35的可插拔更换，且金属夹具48对应光学玻片35的上下表面同样设置有用于避让激光束的让位通道。具体的，水冷流道47可引入一液态冷媒，水冷流道47的进水口49和出水口50对称布置于光学玻片35的两最远对称端，以便实现充分换热。

优选的，所述冷却装置和所述投影镜头36螺纹配合，实现投影镜头36在所述光学玻片35和所述电池片0之间的距离可调，具体可以和冷却装置中的套筒51螺纹配合。

优选的，所述温度传感器41设有多个，并均布于所述光学玻片35的上下表面，以此实现对光学玻片35的多点测温。设置温度检测及冷却装置的意义在于，激光焊接的过程会产生高热，导致激光焊接单元的内环境过热，进而带来以下弊端：1、会使光学玻片35受热膨胀，发生膨胀时所设置的图案会发生变形，所对应的投影光点会发生变化，焊接的位置就会出现误差；2、温度过高会使激光的波长及功率发生变化，影响焊接的精准性和焊接效果。

优选的，为了配合温度检测及冷却装置，所述激光焊接单元可还设置防尘散热装置（图中未绘出），该防尘散热装置具有一罩体，罩设于所述激光焊接装置的外侧。一方面可起到防尘的功效，一方面可形成一相对密闭的空间，有助于提升冷却效果。防尘散热装置的一侧可进行活动拆装，另一侧可与激光焊接单元固定于一预设的固定位置。在防尘散热装置内部使用风冷模式的冷却装置进行散热处理。通过防尘散热装置中温度检测及冷却装置的作用，使激光焊接装置在最佳理想温度下作业可有效避免上述因过热导致的问题。具体的，所述最佳理想温度为18~24℃。

还包括用于检测焊接后电池片0的焊接检测装置，作为系统的第六工位，通过视觉图像方式对焊接后的焊盘5位置的图片进行对比，从而判断出电池片0的焊接是否合格。进一步的，还包括第二搬运装置，该第二搬运装置对应所述焊接检测装置设置，若检测合格则将电池片0搬运出料，若检测不合格则将电池片0搬运至一回收装置，如不良品收集盒。

还可包括一水平设置的周转盘，该周转盘上设有四个工位，且各所述工位绕周转盘的转动中心等角度、圆周阵列排布于周转盘的周部；通过周转盘的转动，各所述工位均依次与电池片上料单元、焊带上料单元和激光焊接单元对位配合。即，周转盘的四个工位通过循环式步进依次对位本系统的第三~第六工位。

优选的，还可包括多段式预热，至少包括两个升温区段，且第一升温区段至少涵盖所述电池片上料单元中的产品放置治具（第三工位），第二升温区段至少涵盖所述焊带上料单元以及所述激光焊接装置（第四、第五工位）。通过设置升温区段，可对电池片0在焊接前进行预热处理。防止激光焊接时因突然使用高温加热而对电池片0造成损伤，使用预加热可有效避免这种情况的发生。

预热区可实现100~150℃的预热温度，预热是升温的过程，可根据几个工位的温度需要设为不同的温度区段，例如：可将第三工位的预热温度设为60℃，将第四工位的预热温度设为120℃，将第五工位的预热温度维持120℃。当预热后的电池片0进行焊接时，激光会保证受热的焊带在180℃以上即可有效焊接。焊带可选用常用的锡包铜焊带，该型焊带的焊接温度控制在180~220℃之间就可有效焊接。

如图1所示，现就本发明实施例的激光焊接方法说明如下，所述激光焊接方法包括：

步骤一、通过电池片上料单元将待焊接的电池片0进行上料；

具体的，于第一工位通过电池片输送装置完成待焊接的电池片0的拾取，并将电池片0输送至第二工位，通过视觉定位装置对电池片0进行视觉定位；然后，通过第一搬运装置将完成视觉定位的电池片0搬运至位于第三工位的产品放置治具中，并步进至一第四工位等待焊带摆放。

步骤二、通过焊带上料单元将焊带按一焊盘排布图案放置并定位于所述电池片0的焊接区域4中；

具体的，先通过焊带裁切装置对焊带进行裁切；然后，通过焊带夹持装置将裁切后的焊带按焊盘排布图案放置在位于第四工位中的电池片0的焊接区域4上；随后，通过焊带压持装置将焊带压持定位于电池片0的焊接区域4中，并同电池片0一并步进至第五工位进行激光焊接作业。

步骤三、通过激光焊接单元对位于第五工位的放置有焊带的电池片0进行焊接；焊接时，激光发生器32发射的焊接激光束33经由光束整形镜头34整形后成为均匀光束，该均匀光束经由一光学玻片35分成数量与焊盘5对应的多束出射光束37；各出射光束37与电池片0上各焊盘5的位置一一对应，且各出射光束37同时经过投影镜头36进行独立聚焦，使各出射光束37一一聚焦于所述焊接区域4中的各所述焊盘5上实现焊接。焊接后的电池片0步进至第六工位进行检测。

还包括温度的实时检测及冷却；通过实时检测光学玻片35的温度值，当该温度值超出系统的一预设的冷却触发温度值时，则启动冷却，确保光学玻片35的温度在一设定范围内，该设定的工作环境温度为18~24℃。

步骤四、在第六工位通过焊接检测装置对焊接后的电池片0进行视觉检测；对检测合格的电池片0通过第二搬运装置进行搬运出料，对检测不合格的电池片0进行剔除回收。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种激光焊接系统，其特征在于：

包括电池片上料单元、焊带上料单元以及激光焊接单元；

所述电池片上料单元用于上料待焊接的电池片，所述焊带上料单元用于将焊带按一焊盘排布图案放置并定位于所述电池片的焊接区域中；

所述激光焊接单元包括激光焊接装置和温度检测及冷却装置；所述激光焊接装置包括一用于发射焊接激光束的激光发生器，且在焊接激光束的发射路径上依次设有光束整形镜头、光学玻片以及投影镜头；

所述焊接激光束经过所述光束整形镜头后成为一均匀光束；

所述光学玻片上设有衍射图案，该衍射图案呈规则的点阵状，并与电池片的焊接区域中的焊盘排布图案对应；所述均匀光束经过光学玻片后成为数量与所述焊盘对应的多束出射光束；

所述投影镜头的光束出射方向正对所述电池片的焊接区域，且投影镜头与焊接区域的距离对应投影镜头的焦距；各出射光束同时经过所述投影镜头独立聚焦，并一一聚焦于所述焊接区域中的各所述焊盘上；

所述温度检测及冷却装置包括用于检测光学玻片表面温度的温度传感器，以及用于对所述光学玻片进行降温的冷却装置；

所述冷却装置包括风冷散热结构，该风冷散热结构包括风冷气路，且该风冷气路的出气口对应所述光学玻片的表面设置；

所述冷却装置还包括水冷散热结构，该水冷散热结构包括用于对光学玻片直接或间接进行热交换的水冷流道；

所述温度传感器设有多个，并均布于所述光学玻片的上下表面，以此实现对光学玻片的多点测温；

所述光学玻片的衍射图案包括数个大光点，还包括数个小光点或数条小长条；

所述光学玻片上还设有用于增加换热面积的数根毛细散热结构，且各毛细散热结构的设置位置避开所述衍射图案，以此提升光学玻片的整体散热效率；

所述毛细散热结构还设有数根支干，且各所述支干均对应所述大光点的周部设置，以此提升大光点处的散热效果。

2.根据权利要求1所述的一种激光焊接系统，其特征在于：所述温度传感器贴合光学玻片设置，并与一控制单元电性连接；

所述控制单元中预设有冷却触发温度值，当温度传感器实时采集的温度值达到或超过该触发温度值时，控制单元发出指令启动所述冷却装置对光学玻片进行降温。

3.根据权利要求1或2所述的一种激光焊接系统，其特征在于：所述冷却装置包括冷却夹具，所述光学玻片定位于该冷却夹具中，且冷却夹具对应光学玻片的上下表面设置有用于避让激光束的让位通道；

所述冷却夹具中对应所述光学玻片设有风冷散热结构或/和水冷散热结构。

4.根据权利要求3所述的一种激光焊接系统，其特征在于：所述冷却装置还包括金属夹具，该金属夹具定位于所述冷却夹具中，且与所述水冷散热结构的水冷流道贴合设置；

所述光学玻片可拆卸地定位于该金属夹具中，且金属夹具对应光学玻片的上下表面设置有用于避让激光束的让位通道。

5.根据权利要求3所述的一种激光焊接系统，其特征在于：所述冷却装置和所述投影镜头螺纹配合，实现投影镜头在所述光学玻片和所述电池片之间的距离可调。

6.根据权利要求1所述一种激光焊接系统，其特征在于：所述激光焊接单元还包括防尘散热装置，该防尘散热装置具有一罩体，罩设于所述激光焊接装置的外侧。

7.一种激光焊接方法，其特征在于：包括：

步骤一、对待焊接的电池片进行上料；

步骤二、将焊带按一焊盘排布图案放置并定位于所述电池片的焊接区域中；

步骤三、通过激光焊接单元对放置有焊带的电池片的焊接区域进行焊接；焊接时，激光发生器发射的焊接激光束经由一光束整形镜头整形后成为一均匀光束，该均匀光束经由一光学玻片分成数量与焊盘对应的多束出射光束；各出射光束与电池片上各焊盘的位置一一对应，且各出射光束同时经过投影镜头进行独立聚焦，使各出射光束一一聚焦于所述焊接区域中的各所述焊盘上实现焊接；

还包括温度的实时检测及冷却；通过实时检测光学玻片周边的温度值，当该温度值超出系统的一预设值时，则启动对光学玻片的冷却，确保光学玻片的工作温度在一设定范围内；

其中，所述光学玻片为DOE光学玻片，且设有衍射图案，该衍射图案呈规则的点阵状，并与电池片的焊接区域中的焊盘排布图案对应；

其中，所述激光焊接单元包括温度检测及冷却装置，其包括用于检测光学玻片表面温度的温度传感器，以及用于对所述光学玻片进行降温的冷却装置；

所述冷却装置包括风冷散热结构，该风冷散热结构包括风冷气路，且该风冷气路的出气口对应所述光学玻片的表面设置；

所述冷却装置还包括水冷散热结构，该水冷散热结构包括用于对光学玻片直接或间接进行热交换的水冷流道；

所述温度传感器设有多个，并均布于所述光学玻片的上下表面，以此实现对光学玻片的多点测温；

所述光学玻片的衍射图案包括数个大光点，还包括数个小光点或数条小长条；

所述光学玻片上还设有用于增加换热面积的数根毛细散热结构，且各毛细散热结构的设置位置避开所述衍射图案，以此提升光学玻片的整体散热效率；

所述毛细散热结构还设有数根支干，且各所述支干均对应所述大光点的周部设置，以此提升大光点处的散热效果。

8.根据权利要求7所述的一种激光焊接方法，其特征在于：所述温度传感器贴合光学玻片设置，并与一控制单元电性连接；

所述控制单元中预设有冷却触发温度值，当温度传感器实时采集的温度值达到或超过该触发温度值时，控制单元发出指令启动所述冷却装置对光学玻片进行降温。

9.根据权利要求7所述的一种激光焊接方法，其特征在于：还包括多段式预热，至少包括两个升温区段，且第一升温区段至少涵盖电池片上料单元中的产品放置治具，第二升温区段至少涵盖焊带上料单元以及激光焊接装置。

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