CN115383305A - 一种同轴封装光器件的快速自动补焊方法及系统 - Google Patents

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CN115383305A CN202211204289.XA CN202211204289A CN115383305A CN 115383305 A CN115383305 A CN 115383305A CN 202211204289 A CN202211204289 A CN 202211204289A CN 115383305 A CN115383305 A CN 115383305A
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李林科
吴天书
杨现文
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Abstract

本发明涉及一种同轴封装光器件的快速自动补焊方法及系统，该方法包括如下步骤：测量待返修器件的器件管体相对TO底座的偏心位置，给器件管体外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力，使器件管体偏心侧在受到径向挤压后产生位移，判断监测的器件的输出光功率值是否达到设置的合格品范围，当光功率值变化到设置的合格品范围内时，停止增加径向力并保持当前径向力，触发激光焊接设备发射激光，在器件管体和TO底座焊缝处进行焊接。本发明能有效解决同轴封装光器件在激光焊接后因焊接偏移产生的功率不达标问题，并可以在不拆解同轴器件进行重新耦合的情况下对器件功率进行调整，比目前传统方法节省物料，效率更高。

Description

一种同轴封装光器件的快速自动补焊方法及系统
技术领域
本发明属于光通信技术领域，具体涉及一种同轴封装光器件的快速自动补焊方法及系统。
背景技术
目前光通讯领域，同轴光器件耦合生产工艺中封焊管体和适配器之间的固定包括胶水粘接和激光焊接2种方式。同轴型光器件适配器与封焊管体之间在耦合到功率最大的时候，利用三束互成120°夹角的激光焊接，受三束激光焊枪的角度分布精度和激光焊接机的输出能量均匀性的影响，器件耦合焊接后会出现器件光功率异常的现象。
目前解决此光功率异常的常规操作方法是：操作员根据操作经验对器件不同方向进行激光打点焊接，根据焊接点角度找出功率变化规律后进行人工补焊，或者直接将光功率异常的器件拆散进行重新耦合。此返修方法会导致器件外观面上焊接点多，且需要人工反复尝试，返修成功率低，器件外观不均匀，焊点多。
鉴于以上问题，本领域急需一种能提供快速返修激光器功率异常的方法，来解决光器件因焊接后导致光功率异常的不良品返修。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术之缺陷，提供了一种同轴封装光器件的快速自动补焊方法及系统，本发明能有效解决同轴封装光器件在激光焊接后因焊接偏移产生的功率不达标问题，并可以在不拆解同轴器件进行重新耦合的情况下对器件功率进行调整，比目前传统方法(拆解器件重新耦合进行返工)节省物料，效率更高。
本发明的技术方案是这样实现的：本发明公开了一种同轴封装光器件的快速自动补焊方法，包括如下步骤：
S1:测量待返修器件的器件管体相对TO底座的偏心位置；
S2:给器件管体外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力，使器件管体偏心侧在受到径向挤压后产生位移，判断监测的器件的输出光功率值是否达到设置的合格品范围，当光功率值变化到设置的合格品范围内时，停止增加径向力并保持当前径向力，在器件管体和TO底座焊缝处进行焊接。
进一步地，本发明的同轴封装光器件的快速自动补焊方法还包括如下步骤：焊接完后，取消径向力，判断光功率值是否合格，如果光功率值合格，则该待返修器件补焊完成；若此时光功率值依然不合格，则重复步骤S1-S2，直至焊接后检测的光功率值合格或达到设定的焊接次数。
进一步地，通过激光焊接设备发射激光，在器件管体和TO底座焊缝处进行焊接。
进一步地，步骤S2具体包括：
给待返修器件供电，并实时监测器件的输出光功率值；
将加压凸轮的起始位置与器件管体外壁偏心最大处接触；
控制加压凸轮旋转，给器件管体偏心最大处施加逐渐增大的径向推力，使器件管体偏心侧在受到径向挤压后产生位移，判断监测的器件的输出光功率值是否达到设置的合格品范围，当光功率值变化到设置的合格品范围内时，控制加压凸轮停止旋转，在器件管体和TO底座焊缝处进行焊接，焊接完后移开加压凸轮。
进一步地，测量待返修器件的器件管体相对TO底座的偏心位置，具体包括：控制待返修器件旋转360度，当待返修器件旋转时，通过旋转角度编码器实时采集旋转角度，通过长度测量工具实时测量器件管体与TO底座之间的偏心距离，将偏心距离与旋转角度一一对应，确定器件管体相对TO底座的偏心位置。
本发明还公开了一种同轴封装光器件的快速自动补焊系统，包括：
器件夹具，所述器件夹具用于装夹光器件并带动光器件旋转；
第一旋转角度编码器，所述第一旋转角度编码器用于监测光器件的旋转角度；
长度测量工具，所述长度测量工具用于测量器件管体与TO底座之间的偏心量；
径向施压机构，所述径向施压机构用于给器件管体外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力；
电源，所述电源用于给待返修器件提供电源；
功率采集装置，所述功率采集装置用于监测光器件的输出光功率；
激光焊接设备，所述激光焊接设备用于发射激光，对器件管体和TO底座之间的焊缝进行焊接。
功率采集装置采用光功率计。
长度测量工具采用电子千分尺。
进一步地，所述器件夹具包括用于装夹光器件的夹具体以及用于带动光器件旋转的第一驱动装置，所述夹具体与第一驱动装置的输出轴周向固定连接。
进一步地，所述径向施压机构包括加压凸轮、带动加压凸轮旋转的第二驱动装置以及带动加压凸轮远离和紧靠器件管体的第三驱动装置；加压凸轮为偏心凸轮；所述加压凸轮与第二驱动装置的输出轴周向固定连接；所述第二驱动装置固定在支座上，支座与第三驱动装置的输出轴固定连接。
进一步地，本发明的同轴封装光器件的快速自动补焊系统还包括第二旋转角度编码器，所述第二旋转角度编码器用于实时监测施压加压凸轮旋转的角度。
进一步地，本发明的同轴封装光器件的快速自动补焊系统还包括计算机，所述器件夹具、第一旋转角度编码器、长度测量工具、径向施压机构、功率采集装置、激光焊接设备均与计算机连接，所述计算机用于输出控制信号控制器件夹具旋转，所述第一旋转角度编码器用于将监测的光器件的旋转角度传递给计算机，所述长度测量工具用于将测量的器件管体与TO底座之间的偏心量传递给计算机，所述计算机用于将偏心距离与旋转角度一一对应，确定器件管体相对TO底座的偏心位置，所述功率采集装置用于将监测的光器件的输出光功率传递给计算机，所述计算机用于输出控制信号控制径向施压机构给器件管体外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力，所述计算机用于输出控制信号控制激光焊接设备发射激光，对器件管体和TO底座之间的焊缝进行焊接。
本发明至少具有如下有益效果：
本发明将器件固定好以后，在旋转的同时电子千分尺可以测量出出管体与TO底座之间的偏心量，通过旋转角度编码器实时采集旋转角度，通过长度测量工具实时测量器件管体与TO底座之间的偏心距离，将偏心距离与旋转角度一一对应，方便快速找到管体偏心位置。
给器件管体外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力，使器件管体偏心侧在受到径向挤压后产生位移，判断监测的器件的输出光功率值是否达到设置的合格品范围，当光功率值变化到设置的合格品范围内时，停止增加径向力并保持当前径向力，在器件管体和TO底座焊缝处进行焊接。采用上述方案，本发明可以在不拆解同轴器件进行重新耦合的情况下对器件功率进行调整，比目前传统方法(拆解器件重新耦合进行返工)节省物料，效率更高。
本发明通过加压凸轮加压，可调范围大，可以适应多种尺寸的器件管体返修。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的同轴封装光器件的快速自动补焊系统的结构示意图(图中夹具体为示意)；
图2为本发明实施例提供的同轴封装光器件的快速自动补焊方法的流程图；
图3为凸轮对应器件偏心最大处示意图。
附图中，1为第一旋转角度编码器，2为夹具体，3为待返修器件，31为TO底座，32为器件管体，33为适配器，4为第二旋转角度编码器，5为加压凸轮，6为电子千分尺。
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，所描述的实施例仅仅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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的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发明的限制。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征；在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。
实施例一
参见图1至图3，本发明实施例提供一种同轴封装光器件的快速自动补焊方法，包括如下步骤：
S1:测量待返修器件3的器件管体32相对TO底座31的偏心位置，找到偏心最大处(偏心最大是以相对零点的角度定位的)；
S2:给器件管体32外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力，使器件管体32偏心侧在受到径向挤压后产生位移，判断监测的器件的输出光功率值是否达到设置的合格品范围，当光功率值变化到设置的合格品范围内时，停止增加径向力并保持当前径向力，在器件管体32和TO底座31焊缝处进行焊接。
停止增加径向力并保持当前径向力，记录当前径向力。
进一步地，本发明的同轴封装光器件的快速自动补焊方法还包括如下步骤：焊接完后，取消径向力，判断光功率值是否合格，如果光功率值合格，则该待返修器件3补焊完成；若此时光功率值依然不合格，则重复步骤S1-S2，直至焊接后检测的光功率值合格或达到设定的焊接次。
进一步地，通过激光焊接设备发射激光，在器件管体32和TO底座31焊缝处进行焊接。当光功率值变化到设置的合格品范围内时，触发激光焊接设备发射激光，在器件管体32和TO底座31焊缝处进行焊接。
进一步地，步骤S2具体包括：
给待返修器件3供电，并实时监测器件的输出光功率值；
将加压凸轮5的起始位置与器件管体32外壁偏心最大处接触；
控制加压凸轮5旋转，给器件管体32偏心最大处施加逐渐增大的径向推力，使器件管体32偏心侧在受到径向挤压后产生位移，判断监测的器件的输出光功率值是否达到设置的合格品范围，当光功率值变化到设置的合格品范围内时，控制加压凸轮5停止旋转，记录当前光功率值旋转角度，在器件管体32和TO底座31焊缝处进行焊接，焊接完后移开加压凸轮5。本发明优选方案是采用加压凸轮5旋转给器件管体32施压，但也不仅仅限于上述方案，还可以是通过加大电流控制驱动单元来驱动加压块给器件管体32施加逐渐增大的径向推力。
进一步地，测量待返修器件3的器件管体32相对TO底座31的偏心位置，具体包括：控制待返修器件3旋转360度(旋转360，找出最大偏心位置),当待返修器件3旋转时，通过旋转角度编码器实时采集旋转角度，通过长度测量工具实时测量器件管体32与TO底座31之间的偏心距离，将偏心距离与旋转角度一一对应，确定器件管体32相对TO底座31的偏心位置。编码器每旋转一个固定的角度，长度测量工具都会有一个测量到的长度数值与之对应，一个角度对应一个偏心数值，旋转的固定角度可以在控制程序中设定。
本实施例的长度测量工具采用电子千分尺6，当然不限于电子千分尺。
本发明将待返修器件3装夹在器件夹具上，器件夹具带动待返修器件3旋转，并通过第一旋转角度编码器1记录器件的旋转角度，本发明的夹具体2可以独立360°旋转，通过在管体径向位置设计电子千分尺6，电子千分尺6顶尖接触管体外圆(本实施例为适配器33外圆)，待返修器件3旋转时，电子千分尺测量器件管体32与TO底座31之间的偏心距离。
确定器件管体32相对TO底座31的偏心位置后，自动旋转使器件管体32外壁偏心最大处与径向施压机构的起始位置(如加压凸轮5的起始位置)对应，加压凸轮5可以远离和紧靠管体，在测量管体与TO底座31偏心过程中，加压凸轮5远离，测量完成后，加压凸轮5贴紧管体外径，旋转加压，本发明施加径向推力的加压凸轮5可以360°旋转。图3示意的是凸轮的起始位置对应器件偏心最大处，凸轮按照箭头方向旋转，开始对器件施加径向压力。
实施例二
参见图1，本发明实施例还公开了一种同轴封装光器件的快速自动补焊系统，包括：
器件夹具，所述器件夹具用于装夹光器件并带动光器件旋转；
第一旋转角度编码器1，所述第一旋转角度编码器1用于监测光器件的旋转角度；
长度测量工具，所述长度测量工具用于测量器件管体32与TO底座31之间的偏心量；
径向施压机构，所述径向施压机构用于给器件管体32外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力；
电源，所述电源用于给待返修器件3提供电源；
功率采集装置，所述功率采集装置用于监测光器件的输出光功率；
激光焊接设备，所述激光焊接设备用于发射激光，对器件管体32和TO底座31之间的焊缝进行焊接。
本实施例的功率采集装置采用光功率计。
本实施例的长度测量工具采用电子千分尺，但不限于电子千分尺。
进一步地，所述器件夹具包括用于装夹光器件的夹具体2以及用于带动光器件旋转的第一驱动装置，所述夹具体2与第一驱动装置的输出轴周向固定连接。
第一驱动装置可以采用但不限于旋转电机。
进一步地，光器件的TO底座31固定在夹具体2上。
所述第一旋转角度编码器1可以固定在夹具体2上，如夹具体2底部，但不限于固定在夹具体2上。
所述夹具体2的具体结构根据需要设置，可以装夹光器件即可。
进一步地，所述径向施压机构包括加压凸轮5、带动加压凸轮5旋转的第二驱动装置以及带动加压凸轮5远离和紧靠器件管体32的第三驱动装置；加压凸轮5为偏心凸轮；所述加压凸轮5与第二驱动装置的输出轴周向固定连接；所述第二驱动装置固定在支座上，支座与第三驱动装置的输出轴固定连接。加压凸轮5的具体形状根据需要设置。
如加压凸轮5与第二驱动装置的输出轴周向固定连接。第二驱动装置可以采用但不限于旋转电机。
所述第二驱动装置固定在支座上，支座与第三驱动装置的输出轴固定连接。第三驱动装置可以采用但不限于气缸。
进一步地，本发明的同轴封装光器件的快速自动补焊系统还包括第二旋转角度编码器4，所述第二旋转角度编码器4用于实时监测施压加压凸轮5旋转的角度。
通过第二旋转角度编码器4用于实时监测施压加压凸轮5旋转的角度，方便记录加压凸轮的旋转角度与输出光功率的对应关系。
所述第二旋转角度编码器4可以固定在与加压凸轮5连接的转轴上，但不限于固定在与加压凸轮5连接的转轴上。
进一步地，本发明的同轴封装光器件的快速自动补焊系统还包括计算机，所述器件夹具、第一旋转角度编码器1、长度测量工具、径向施压机构、功率采集装置、激光焊接设备均与计算机连接，所述计算机用于输出控制信号控制器件夹具旋转，所述第一旋转角度编码器1用于将监测的光器件的旋转角度传递给计算机，所述长度测量工具用于将测量的器件管体32与TO底座31之间的偏心量传递给计算机，所述计算机用于将偏心距离与旋转角度一一对应，确定器件管体32相对TO底座31的偏心位置，所述功率采集装置用于将监测的光器件的输出光功率传递给计算机，所述计算机用于输出控制信号控制径向施压机构给器件管体32外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力，所述计算机用于输出控制信号控制激光焊接设备发射激光，对器件管体32和TO底座31之间的焊缝进行焊接。
所述计算机，所述器件夹具、第一旋转角度编码器1、第二旋转角度编码器4、长度测量工具、径向施压机构、功率采集装置、激光焊接设备均与计算机连接。
电子千分尺可以测量适配器33偏心尺寸。第一旋转角度编码器1可以记录旋转角度和自动补焊时的角度。第二旋转角度编码器4可以记录旋转角度和自动补焊时的角度。器件夹持部分贴加压凸轮5外圆切面旋转找出器件偏心方向；加压凸轮5部分旋转，施加径向推力，功率计监控光功率达到合格范围，触发激光焊接机发射激光，对器件管体32和TO底座31之间的焊缝进行焊接。
本发明在器件夹具的夹具体2底部设计了第一旋转角度编码器1，在管体径向位置设计了电子千分尺，将待返修器件3装夹在器件夹具上，编码器记录起始位置角度，电子千分尺顶尖接触管体外圆，器件夹具带动待返修器件3旋转，第一旋转角度编码器1记录旋转角度，电子千分尺测量器件管体32与TO底座31之间的偏心量，通过偏心计算找出管体中心偏心距离和对应的旋转角度，偏心加压凸轮5机构贴紧管体外圆，器件管体32固定件开始旋转，管体偏心侧在受到加压凸轮5的径向挤压后会产生轻微的位移，此时通过监控光功率计上的功率值，当功率值变化到设置的合格品范围内时，加压凸轮5停止旋转，记录当前光功率值以及旋转的角度，触发激光焊接机发射激光，在管体和TO底座31焊缝处进行焊接，焊接完后加压凸轮5移开，再次读取光功率值，判断功率是否合格，如果功率合格，更换下一只器件继续返修补焊；若此时读取的光功率值依然不合格，则加压凸轮5继续贴紧加压，二次修复管体位移，在未达到设定的焊接次数的条件下直至焊接后读取的光功率值合格。本发明可以将待返修器件3的序号与旋转的角度和加压的焊接次数全部一一对应上传数据库，保存产品信息的跟踪和溯源。
本发明是将光功率采集、电机控制与激光焊接集为一体的一种自动返修方法。测试设备体积小，轻便，放在测试台位的桌面即可使用，无噪音。本发明针对激光焊接工艺制造的同轴器件返修有这重大突破。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种同轴封装光器件的快速自动补焊方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1:测量待返修器件的器件管体相对TO底座的偏心位置；
S2:给器件管体外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力，使器件管体偏心侧在受到径向挤压后产生位移，判断监测的器件的输出光功率值是否达到设置的合格品范围，当光功率值变化到设置的合格品范围内时，停止增加径向力并保持当前径向力，在器件管体和TO底座焊缝处进行焊接。
2.如权利要求1所述的同轴封装光器件的快速自动补焊方法，其特征在于：还包括如下步骤：焊接完后，取消径向力，判断光功率值是否合格，如果光功率值合格，则该待返修器件补焊完成；若此时光功率值依然不合格，则重复步骤S1-S2，直至焊接后检测的光功率值合格或达到设定的焊接次数。
3.如权利要求1所述的同轴封装光器件的快速自动补焊方法，其特征在于：通过激光焊接设备发射激光，在器件管体和TO底座焊缝处进行焊接。
4.如权利要求1所述的同轴封装光器件的快速自动补焊方法，其特征在于：步骤S2具体包括：
给待返修器件供电，并实时监测器件的输出光功率值；
将加压凸轮的起始位置与器件管体外壁偏心最大处接触；
控制加压凸轮旋转，给器件管体偏心最大处施加逐渐增大的径向推力，使器件管体偏心侧在受到径向挤压后产生位移，判断监测的器件的输出光功率值是否达到设置的合格品范围，当光功率值变化到设置的合格品范围内时，控制加压凸轮停止旋转，保持施加压力不变，在器件管体和TO底座焊缝处进行焊接，焊接完后移开加压凸轮。
5.如权利要求1所述的同轴封装光器件的快速自动补焊方法，其特征在于：测量待返修器件的器件管体相对TO底座的偏心位置，具体包括：控制待返修器件旋转360度，当待返修器件旋转时，通过旋转角度编码器实时采集旋转角度，通过长度测量工具实时测量器件管体与TO底座之间的偏心距离，将偏心距离与旋转角度一一对应，确定器件管体相对TO底座的偏心位置。
6.一种同轴封装光器件的快速自动补焊系统，其特征在于，包括：
器件夹具，所述器件夹具用于装夹光器件并带动光器件旋转；
第一旋转角度编码器，所述第一旋转角度编码器用于监测光器件的旋转角度；
长度测量工具，所述长度测量工具用于测量器件管体与TO底座之间的偏心量；
径向施压机构，所述径向施压机构用于给器件管体外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力；
电源，所述电源用于给待返修器件提供电源；
功率采集装置，所述功率采集装置用于监测光器件的输出光功率；
激光焊接设备，所述激光焊接设备用于发射激光，对器件管体和TO底座之间的焊缝进行焊接。
7.如权利要求6所述的同轴封装光器件的快速自动补焊系统，其特征在于：所述器件夹具包括用于装夹光器件的夹具体以及用于带动光器件旋转的第一驱动装置，所述夹具体与第一驱动装置的输出轴周向固定连接。
8.如权利要求6所述的同轴封装光器件的快速自动补焊系统，其特征在于：所述径向施压机构包括加压凸轮、带动加压凸轮旋转的第二驱动装置以及带动加压凸轮远离和紧靠器件管体的第三驱动装置；加压凸轮为偏心凸轮；所述加压凸轮与第二驱动装置的输出轴轴向固定连接；所述第二驱动装置固定在支座上，支座与第三驱动装置的输出轴固定连接。
9.如权利要求8所述的同轴封装光器件的快速自动补焊系统，其特征在于：还包括第二旋转角度编码器，所述第二旋转角度编码器用于实时监测施压加压凸轮旋转的角度。
10.如权利要求1所述的同轴封装光器件的快速自动补焊系统，其特征在于：还包括计算机，所述器件夹具、第一旋转角度编码器、长度测量工具、径向施压机构、功率采集装置、激光焊接设备均与计算机连接，所述计算机用于输出控制信号控制器件夹具旋转，所述第一旋转角度编码器用于将监测的光器件的旋转角度传递给计算机，所述长度测量工具用于将测量的器件管体与TO底座之间的偏心量传递给计算机，所述计算机用于将偏心距离与旋转角度一一对应，确定器件管体相对TO底座的偏心位置，所述功率采集装置用于将监测的光器件的输出光功率传递给计算机，所述计算机用于输出控制信号控制径向施压机构给器件管体外壁偏心最大处施加逐渐增大的径向力，所述计算机用于输出控制信号控制激光焊接设备发射激光，对器件管体和TO底座之间的焊缝进行焊接。
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