CN116275553A - 一种激光加工方法、控制装置、控制设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种激光加工方法、控制装置、控制设备及存储介质,属于激光加工技术领域,激光加工方法包括以下步骤:步骤S1:起始加工位置检测;步骤S2:在带料指定的位置进行激光加工;激光加工位置纠偏;加工位置补偿;步骤S3:结束加工位置检测。本发明在电池极片生产制造环节,使用了以激光标刻技术在电池极片的涂覆层上进行激光刻蚀的生产工艺,以提升电池组件电池容量指标;激光加工属于非接触式加工,不会对电池极片造成机械形变,其灵活的激光工艺参数的调整可以匹配不同刻蚀深度、长度的要求;激光加工效率高,可以匹配卷料的运动速度,提高电池极片生产产能。
Description
技术领域
本发明涉及一种激光加工方法、控制装置、控制设备及存储介质,属于激光加工技术领域。
背景技术
目前,全球各大汽车企业在新能源技术领域展开了一场激烈竞赛,对于动力电池开发生产竞争进入白热化阶段,动力电池跟一般电池相比其特点为充放电电流大、容量大,一般有10安·时、50安·时、100安·时、300安·时等不同规格,随着需求增长,可能出现更大功率更大容量的动力电池。生产动力电池,需要优质的电池原料,合适的生产工艺,严格的过程控制。动力电池是把正、负极片数量从10几张到几百张不等,交错叠放,正、负极片间放置绝缘隔膜,然后所有正极片极耳压接到正极极耳端子上,所有负极片极耳压接到负极耳端子上,然后装入电池壳、化成、封装处理即成动力电池。
在电池极片生产制造环节,需要对电池极片进行划线。现有的电池极片划线采用机械刀具的方式,由于电池极片比较薄,约0.1mm厚,机械刀具划线有很大的应力容易导致电池极片形变,导致报废;另外机械刀具受自身结构的限制,加工精度较低,刀片厚度制约着划线的宽度,无法满足划线宽度小于0.06mm的要求;并且由于刀具划线采用接触式加工方式,走带速度过快会引起刀具和料带粘连,造成报废,因此刀具划线制约了划线的效率,严重制约了电池极片生产产能;采用机械刀具划线,划线的长度、位置、间隔一旦发生改变,需要重新更换相应的刀具,使用起来比较麻烦,更换刀具还带来了额外的生产成本。
发明内容
本发明要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提出一种非接触式加工,不会对电池极片造成机械形变,并且加工效率高的激光加工方法、控制装置、控制设备及存储介质。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是:一种激光加工方法,包括以下步骤:
步骤S1:起始加工位置检测,电池极片的带料沿X方向高速运动,位置传感器检测带料上的加工区域,根据位置传感器检测到的起始加工位置的信号开启激光振镜,进行激光划线;
步骤S2:在带料指定的位置进行激光加工,具体包括:
步骤S21:激光加工位置纠偏,通过纠偏传感器测量出带料在Y方向上的位置偏移量,根据偏移量调整激光作用在带料Y方向上的位置,以确保激光在带料的指定位置划线,保证激光划线的位置精度;
步骤S22:加工位置补偿,当带料沿X方向运动时,设置在卷辊上的编码器实时测量出带料运动的速度,并将运动速度转换成AB两路不同频率的方波信号,根据方波信号的频率计算出激光振镜运动的补偿量,进而实时的调整激光划线的间距,以保证激光按照设定的图形间距划线;
步骤S3:结束加工位置检测,位置传感器检测带料上的加工区域,根据位置传感器检测到的结束加工位置的信号关闭激光振镜,进而实现在带料指定的位置进行激光加工。
上述技术方案的改进是:步骤S1具体为:位置传感器检测带料上的起始加工位置特征点,与预设的模板起始加工位置特征点进行对比,计算出带料上的起始加工位置并转换成电平信号,控制激光振镜开启,进行激光划线。
上述技术方案的改进是:步骤S21具体为:所述纠偏传感器包括发光探头和感光探头,带料一侧设置发光探头,带料另一侧设置感光探头,带料从纠偏传感器中间穿过,带料遮挡纠偏传感器感光区域的面积变化会改变感光探头接收光的强度,纠偏传感器采集接收光的强度变化,并把光的强度转换成电压变化;跟据预设的无遮挡时的电压值和全部遮挡时的电压值计算出当前电压对应的遮挡面积,进而计算出带料在Y方向的偏移量,根据带料在Y向上的偏移量控制振镜将激光器发出的激光相对带料在Y向上进行偏移,以对带料在Y向上的偏移量进行补偿;
所述带料在Y方向的偏移量的计算公式为:
上述技术方案的改进是:步骤S22具体为:通过所述编码器实时测量出带料运动的速度,并将运动速度转换成AB两路不同频率的方波信号,根据AB两路方波信号的相位差计算出带料运动的方向,单位时间采集方波信号的脉冲数,然后根据预设的编码器转动一圈对应的方波信号的脉冲数计算出编码器转动的圈数,然后根据编码器的转动周长计算出单位时间内带料运动的距离,进而计算出带料的速度;根据带料的速度和当前振镜电机的偏转位置,将振镜电机偏转速度和带料运动速度进行叠加合成计算,从而控制激光振镜将激光器发出的激光相对带料在X向上进行偏移跟随,以对带料在X向上的相对运动进行补偿;
所述带料的速度的计算公式为:
上述技术方案的改进是:步骤S3具体为:位置传感器检测带料上的结束加工位置特征点,与预设的模板结束加工位置特征点进行对比,计算出带料上的结束加工位置并转换成电平信号,控制激光振镜关闭,进而实现在带料指定的位置进行激光加工。
本发明的一种激光加工控制装置,包括:
反馈数据处理模块,用于处理位置传感器反馈的起始加工位置特征点数据、纠偏传感器反馈的光的强度变化数据以及编码器反馈的带料运动速度数据,并计算出激光加工补偿轨迹;
第一控制模块,用于控制若干个激光振镜同步加工,生成激光拼接加工轨迹;
第二控制模块,用于根据设定的加工图形和反馈数据处理模块计算出的激光加工补偿轨迹,计算出各个激光振镜的激光加工补偿轨迹,实现激光飞行拼接加工。
本发明的一种激光加工控制设备,包括:存储器和处理器,所述存储器用于存储计算机程序;所述处理器用于在调用所述计算机程序时执行所述的激光加工方法。
本发明的一种存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被计算机的处理器执行时,使计算机执行所述的激光加工方法。
本发明采用上述技术方案的有益效果是:
(1)本发明在电池极片生产制造环节,使用了以激光标刻技术在电池极片的涂覆层上进行激光刻蚀的生产工艺,以提升电池组件电池容量指标;激光加工属于非接触式加工,不会对电池极片造成机械形变,其灵活的激光工艺参数的调整可以匹配不同刻蚀深度、长度的要求;激光加工效率高,可以匹配卷料的运动速度,提高电池极片生产产能;
(2)本发明通过纠偏传感器实时检测带料Y方向上的偏移量,位置传感器检测带料上的加工区域位置,编码器检测带料移动速,数据反馈给控制装置,控制装置里的反馈数据处理模块处理反馈数据并计算出激光加工补偿轨迹,然后控制多个激光振镜依据设定的加工图形在高速运动的未知长度的带料上实现飞行拼接激光加工,并保证加工的精度、效率和加工品质。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明:
图1是本发明实施例一种激光加工方法的流程图;
图2是本发明实施例一种激光加工方法应用时的激光加工系统的结构示意图;
图3是本发明实施例一种激光加工控制装置的结构示意图;
图4是本发明实施例一种激光加工控制设备的结构示意图;
其中:100、纠偏传感器;101、位置传感器;200、待激光加工区域;300、带料;400、激光振镜;500、编码器;600、激光加工控制装置;601、反馈数据处理模块;602、第一控制模块;603、第二控制模块。
具体实施方式
实施例
本实施例的一种激光加工方法,如图1所示,包括以下步骤:
步骤S1:起始加工位置检测,电池极片的带料沿X方向高速运动,位置传感器检测带料上的加工区域,根据位置传感器检测到的起始加工位置的信号开启激光振镜,进行激光划线,具体为:
位置传感器检测带料上的起始加工位置特征点,与预设的模板起始加工位置特征点进行对比,计算出带料上的起始加工位置并转换成电平信号,控制激光振镜开启,进行激光划线;
步骤S2:在带料指定的位置进行激光加工,具体包括:
步骤S21:激光加工位置纠偏,通过纠偏传感器测量出带料在Y方向上的位置偏移量,根据偏移量调整激光作用在带料Y方向上的位置,以确保激光在带料的指定位置划线,保证激光划线的位置精度;
步骤S22:加工位置补偿,当带料沿X方向运动时,设置在卷辊上的编码器实时测量出带料运动的速度,并将运动速度转换成AB两路不同频率的方波信号,根据方波信号的频率计算出激光振镜运动的补偿量,进而实时的调整激光划线的间距,以保证激光按照设定的图形间距划线;
步骤S3:结束加工位置检测,位置传感器检测带料上的加工区域,根据位置传感器检测到的结束加工位置的信号关闭激光振镜,进而实现在带料指定的位置进行激光加工,具体为:
位置传感器检测带料上的结束加工位置特征点,与预设的模板结束加工位置特征点进行对比,计算出带料上的结束加工位置并转换成电平信号,控制激光振镜关闭,进而实现在带料指定的位置进行激光加工。
本实施例的一种激光加工方法中,步骤S21具体为:纠偏传感器包括发光探头和感光探头,带料一侧设置发光探头,带料另一侧设置感光探头,带料从纠偏传感器中间穿过,带料遮挡纠偏传感器感光区域的面积变化会改变感光探头接收光的强度,纠偏传感器采集接收光的强度变化,并把光的强度转换成电压变化;跟据预设的无遮挡时的电压值和全部遮挡时的电压值计算出当前电压对应的遮挡面积,进而计算出带料在Y方向的偏移量,根据带料在Y向上的偏移量控制振镜将激光器发出的激光相对带料在Y向上进行偏移,以对带料在Y向上的偏移量进行补偿;
带料在Y方向的偏移量的计算公式为:
本实施例的一种激光加工方法中,步骤S22具体为:通过编码器实时测量出带料运动的速度,并将运动速度转换成AB两路不同频率的方波信号,根据AB两路方波信号的相位差计算出带料运动的方向,单位时间采集方波信号的脉冲数,然后根据预设的编码器转动一圈对应的方波信号的脉冲数计算出编码器转动的圈数,然后根据编码器的转动周长计算出单位时间内带料运动的距离,进而计算出带料的速度;根据带料的速度和当前振镜电机的偏转位置,将振镜电机偏转速度和带料运动速度进行叠加合成计算,从而控制激光振镜将激光器发出的激光相对带料在X向上进行偏移跟随,以对带料在X向上的相对运动进行补偿;
带料的速度的计算公式为:
本发明的一种激光加工控制装置,如图3所示,包括:
反馈数据处理模块601,用于处理位置传感器反馈的起始加工位置特征点数据、纠偏传感器反馈的光的强度变化数据以及编码器反馈的带料运动速度数据,并计算出激光加工补偿轨迹;
第一控制模块602,用于控制若干个激光振镜同步加工,生成激光拼接加工轨迹;
第二控制模块603,用于根据设定的加工图形和反馈数据处理模块计算出的激光加工补偿轨迹,计算出各个激光振镜的激光加工补偿轨迹,实现激光飞行拼接加工。
本发明的一种激光加工控制设备,如图4所示,包括:存储器和处理器,存储器用于存储计算机程序;处理器用于在调用计算机程序时执行的激光加工方法。
本发明的一种存储介质,其上存储有计算机程序,计算机程序被计算机的处理器执行时,使计算机执行的激光加工方法。
本实施例的一种激光加工方法在实际应用时,如图2所示,该激光加工系统采用本发明的激光加工方法,使用若干台激光振镜400在待加工带料的Y方向上拼接出激光加工轨迹;该激光加工系统的激光加工过程如下:
带料300沿X方向高速运动,位置传感器101检测带料300上待激光加工区域200的开始位置和结束位置,位置信号经位置传感器101转换为电平信号变化,输出给激光加工控制装置600;
纠偏传感器100测量出带料300在Y方向上的偏移量,偏移量经过纠偏传感器100内部转换成模拟电压变化,输出给激光加工控制装置600;
编码器500检测带料300移动速度,带料300的移动速度经编码器500转换成AB两路不同频率的方波信号,输出给激光加工控制装置600;
激光加工控制装置600里的反馈数据处理模块处理反馈数据信号,根据纠偏传感器100测量出的带料300在Y方向上的偏移量转换后的模拟电压,计算出激光振镜400的激光加工补偿轨迹,可实现带料300在Y方向上的偏移补偿;
根据位置传感器101检测出的待激光加工区域200的开始位置和结束位置转换后的电平信号变化,控制激光振镜400启动或停止加工,可实现在带料300指定的加工区域进行激光加工;
激光加工控制装置600根据编码器500检测到的带料300的运动速度转换后的AB两路不同频率的方波信号,计算出激光振镜400的飞行补偿轨迹,可实现带料300在高速运动下进行飞行激光加工。
激光加工控制装置600支持多个激光振镜控制方式,最多可控制24个激光振镜同步加工。当带料300的宽度大于单个激光振镜400的扫描范围时,需要多个激光振镜400拼接出加工轨迹,激光加工控制装置600可根据带料300的宽度、单个激光振镜400的扫描范围及激光振镜400之间的间距计算出每个激光振镜400的加工轨迹,进而拼接出完整的激光加工轨迹,实现在宽幅带料300宽度激光加工。
本发明不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案,均落在本发明要求的保护范围。
Claims (8)
1.一种激光加工方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤S1:起始加工位置检测,电池极片的带料沿X方向高速运动,位置传感器检测带料上的加工区域,根据位置传感器检测到的起始加工位置的信号开启激光振镜,进行激光划线;
步骤S2:在带料指定的位置进行激光加工,具体包括:
步骤S21:激光加工位置纠偏,通过纠偏传感器测量出带料在Y方向上的位置偏移量,根据偏移量调整激光作用在带料Y方向上的位置,以确保激光在带料的指定位置划线,保证激光划线的位置精度;
步骤S22:加工位置补偿,当带料沿X方向运动时,设置在卷辊上的编码器实时测量出带料运动的速度,并将运动速度转换成AB两路不同频率的方波信号,根据方波信号的频率计算出激光振镜运动的补偿量,进而实时的调整激光划线的间距,以保证激光按照设定的图形间距划线;
步骤S3:结束加工位置检测,位置传感器检测带料上的加工区域,根据位置传感器检测到的结束加工位置的信号关闭激光振镜,进而实现在带料指定的位置进行激光加工。
2.根据权利要求1所述的激光加工方法,其特征在于,步骤S1具体为:位置传感器检测带料上的起始加工位置特征点,与预设的模板起始加工位置特征点进行对比,计算出带料上的起始加工位置并转换成电平信号,控制激光振镜开启,进行激光划线。
3.根据权利要求1所述的激光加工方法,其特征在于,步骤S21具体为:所述纠偏传感器包括发光探头和感光探头,带料一侧设置发光探头,带料另一侧设置感光探头,带料从纠偏传感器中间穿过,带料遮挡纠偏传感器感光区域的面积变化会改变感光探头接收光的强度,纠偏传感器采集接收光的强度变化,并把光的强度转换成电压变化;跟据预设的无遮挡时的电压值和全部遮挡时的电压值计算出当前电压对应的遮挡面积,进而计算出带料在Y方向的偏移量,根据带料在Y向上的偏移量控制振镜将激光器发出的激光相对带料在Y向上进行偏移,以对带料在Y向上的偏移量进行补偿;
所述带料在Y方向的偏移量的计算公式为:
4.根据权利要求1所述的激光加工方法,其特征在于,步骤S22具体为:通过所述编码器实时测量出带料运动的速度,并将运动速度转换成AB两路不同频率的方波信号,根据AB两路方波信号的相位差计算出带料运动的方向,单位时间采集方波信号的脉冲数,然后根据预设的编码器转动一圈对应的方波信号的脉冲数计算出编码器转动的圈数,然后根据编码器的转动周长计算出单位时间内带料运动的距离,进而计算出带料的速度;根据带料的速度和当前振镜电机的偏转位置,将振镜电机偏转速度和带料运动速度进行叠加合成计算,从而控制激光振镜将激光器发出的激光相对带料在X向上进行偏移跟随,以对带料在X向上的相对运动进行补偿;
所述带料的速度的计算公式为:
5.根据权利要求1所述的激光加工方法,其特征在于,步骤S3具体为:位置传感器检测带料上的结束加工位置特征点,与预设的模板结束加工位置特征点进行对比,计算出带料上的结束加工位置并转换成电平信号,控制激光振镜关闭,进而实现在带料指定的位置进行激光加工。
6.一种激光加工控制装置,其特征在于,包括:
反馈数据处理模块,用于处理位置传感器反馈的起始加工位置特征点数据、纠偏传感器反馈的光的强度变化数据以及编码器反馈的带料运动速度数据,并计算出激光加工补偿轨迹;
第一控制模块,用于控制若干个激光振镜同步加工,生成激光拼接加工轨迹;
第二控制模块,用于根据设定的加工图形和反馈数据处理模块计算出的激光加工补偿轨迹,计算出各个激光振镜的激光加工补偿轨迹,实现激光飞行拼接加工。
7.一种激光加工控制设备,其特征在于,包括:存储器和处理器,所述存储器用于存储计算机程序;所述处理器用于在调用所述计算机程序时执行如权利要求 1至5任一项所述的激光加工方法。
8.一种存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于:所述计算机程序被计算机的处理器执行时,使计算机执行如权利要求1至5任一所述的激光加工方法。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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