CN116735611A - 激光焊接监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种激光焊接监测装置，包括激光器，聚焦组件分束器第一探测组件及第二探测组件，激光器用于发出激光束；聚焦组件用于将所述激光束聚焦至被焊接零件上并接收所述被焊接零件产生的热辐射光源；分束器用于将所述激光束偏转至所述聚焦组件，并接收所述聚焦组件输出的热辐射光源以分束输出第一光源和第二光源；所述第一探测组件用于接收所述分束器输出的所述第一光源以检测输出第一采样信号；所述第二探测组件用于接收所述分束器输出的所述第二光源以检测输出第二采样信号。本发明可以使得检测数据更多样化，提高了数据处理和分析的准确性，减少了多波段的影响，检测效果更好，提高了产品焊接成型的一致性和成品率。

Description

激光焊接监测装置

技术领域

本发明涉及激光焊接技术领域，具体涉及一种激光焊接监测装置。

背景技术

在激光焊接中，难以保证焊接原材料的一致性，若需要焊接的两个原材料拼接在一起后，整个焊缝的某个位置存在凸起或者缺陷，或者焊缝不均匀，焊接后无法通过表面观测的方法判断焊接的效果是否满足使用需求，能否达到预期的强度；目前市场应用多为单一波段测量，如红外波段的温度测量，检测数据单一，数据处理及分析不够准确，无法有效控制整个系统中出现的多波段的复杂影响，检测效果不够理想，成品率不足，导致产品焊接成型的一致性差，焊接不稳定。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种激光焊接监测装置，包括：

激光器，用于发出激光束；

聚焦组件，用于将所述激光束聚焦至被焊接零件上并接收所述被焊接零件产生的热辐射光源和反射光束；

分束器，用于将所述激光束偏转至所述聚焦组件，并接收所述聚焦组件输出的热辐射光源以分束输出第一光源和第二光源；

第一探测组件，所述第一探测组件用于接收所述分束器输出的所述第一光源以检测输出第一采样信号；

第二探测组件，所述第二探测组件用于接收所述分束器输出的所述第二光源以检测输出第二采样信号。

优选地，还包括：

准直镜，所述准直镜设在所述激光器的出光方向上，用于将所述激光束准直并发射至所述分束器，以使所述分束器将所述激光束偏转输出至所述聚焦组件。

优选地，所述聚焦组件包括：

焊接振镜，所述焊接振镜用于接收所述分束器偏转的激光束以将所述激光束偏转输出；

聚焦镜头，所述聚焦镜头设在所述焊接振镜的输出方向上，以将所述激光束聚焦输出至所述被焊接零件上。

优选地，所述分束器包括至少四个光路通道，至少四个所述光路通道分别与所述聚焦组件、第一探测组件、第二探测组件及所述激光器一一对应。

优选地，所述分束器包括两个棱镜共同构造成一立方体，所述立方体的中心与至少四个所述光路通道处于同一直线上。

优选地，所述第一探测组件包括：

第一聚焦镜，用于将所述热辐射光源聚焦并输出；

第一探测器，所述第一探测器用于接收聚焦的所述第一光源，以输出所述第一采样信号。

优选地，所述第二探测组件包括：

第二聚焦镜，用于将所述反射光束聚焦并输出；

第二探测器，所述第二探测器用于接收聚焦的所述第二光源，以输出所述第二采样信号。

优选地，所述第一光源为可见光源，所述第二光源为红外光源。

本发明的上述方案至少包括以下有益效果：

本发明提供的激光焊接监测装置，可以通过激光器发出激光束并通过分束器偏转至聚焦组件，在聚焦组件控制激光束对被焊接零件进行焊接时，从被焊接零件上产生的热辐射光源可以经过聚焦组件传递至分束器上，然后分束器可以将热辐射光源分束处理，并将第一光源和第二光源分别传递至第一探测组件和第二探测组件，使得第一探测组件可以接收第一光源进行分析处理，以确定出第一采样信号，并使得第二探测组件可以接收第二光源进行分析处理，以确定第二采样信号，由此可以结合第一采样信号和第二采样信号进行综合分析，使得检测数据更多样化，提高了数据处理和分析的准确性，减少了多波段的影响，检测效果更好，提高了产品焊接成型的一致性和成品率。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

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示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例中提供的激光焊接监测装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中提供的激光焊接监测装置的另一结构示意图；

图3是本发明实施例中提供的被焊接零件的示例图；

图4是本发明实施例中提供的被焊接零件的采样信号示例图；

附图标号说明：

10、激光器；20、聚焦组件；21、焊接振镜；22、聚焦镜头；30、分束器；40、第一探测组件；41、第一聚焦镜；42、第一探测器；50、第二探测组件；51、第二聚焦镜；52、第二探测器；60、准直镜；70、被焊接零件。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制，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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”“轴向”、“周向”、“径向”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。

此外，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，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图详细描述本发明实施例的激光焊接监测装置。

参照图1和图2所示，本发明实施例中提供的激光焊接监测装置，包括激光器10，用于发出激光束；聚焦组件20，用于将激光束聚焦至被焊接零件70上并接收被焊接零件70产生的热辐射光源和反射光束；分束器30，用于将激光束偏转至聚焦组件20，并接收聚焦组件20输出的热辐射光源和反射光束以分束输出；第一探测组件40，第一探测组件40用于接收分束器30输出的热辐射光源以检测输出第一采样信号；第二探测组件50，第二探测组件50用于接收分束器30输出的反射光束以检测输出第二采样信号。

其中，第一探测组件40和第二探测组件50的位置可以根据分束器30的位置进行设置，通过确定分束器30输出的热辐射光源的偏转方向和反射光束的偏转方向，进而可以根据第一光源的偏转方向将第一探测组件40对应组装设置，并根据第二光源的偏转方向将第二探测组件50对应组装设置，由此可以更准确地对热辐射光源和反射光束进行探测；可以理解的是，分束器30可以将第一光源和第二光源分别透射并偏转至第一探测组件40和第二探测组件50，使得第一探测组件40和第二探测组件50可以对应输出第一采样信号和第二采样信号；可选地，第一探测组件40和第二探测组件50可以和服务器相连，使得服务器可以根据得到的第一采样信号和第二采样信号进行综合分析，并输出至显示器上查看对应的波段。

本发明提供的激光焊接监测装置，可以通过激光器10发出激光束并通过分束器30偏转至聚焦组件20，在聚焦组件20控制激光束对被焊接零件70进行焊接时，从被焊接零件70上产生的热辐射光源可以经过聚焦组件20传递至分束器30上，然后分束器30可以将热辐射光源分束处理，并将第一光源和第二光源分别传递至第一探测组件40和第二探测组件50，使得第一探测组件40可以接收第一光源进行分析处理，以确定出第一采样信号，并使得第二探测组件50可以接收第二光源进行分析处理，以确定第二采样信号，由此可以结合第一采样信号和第二采样信号进行综合分析，使得检测数据更多样化，提高了数据处理和分析的准确性，减少了多波段的影响，检测效果更好，提高了产品焊接成型的一致性和成品率。

进一步的，还包括激光器10及准直镜60，激光器10用于发出激光束；准直镜60设在激光器10的出光方向上，用于将激光束准直并发射至分束器30，以使分束器30将激光束偏转输出至聚焦组件20。

在本实施例中，在激光器10发出激光束后，激光束为散射光束，通过准直镜60将激光束调整为平行光源，使得激光束可以传递至分束器30上，再通过分束器30将激光束偏转至聚焦组件20进行聚焦，进而对被焊接零件70进行焊接，进而对被焊接零件70进行检测。

具体的，聚焦组件20包括焊接振镜21及聚焦镜头22，焊接振镜21用于接收分束器30偏转的激光束以将激光束偏转输出；聚焦镜头22设在焊接振镜21的输出方向上，以将激光束聚焦输出至被焊接零件70上。

在本实施例中，焊接振镜21可以是高功率的焊接振镜21，聚焦镜头22可以是凸透镜等；当激光束从分束器30输出后，激光束通过焊接振镜21控制激光束朝向聚焦镜头22偏转，使得聚焦镜头22将激光束聚焦至被焊接零件70上进行焊接，同时被焊接零件70的焊缝区域会产生不同波段的热辐射光源可以从聚焦镜头22及焊接振镜21反射回分束器30，使得分束器30可以将热辐射光源输出至第一探测组件40进行探测。

具体的，分束器30包括至少四个光路通道，至少四个光路通道分别与聚焦组件20、第一探测组件40、第二探测组件50及激光器10一一对应；进一步的，分束器30包括两个棱镜共同构造成一立方体，立方体的中心与至少四个光路通道处于同一直线上。

在本实施例中，在激光束从分束器30的光路通道进入后，分束器30可以将激光束偏转90度以使激光束朝向焊接振镜21方向输出，以通过焊接振镜21将激光束输出至被焊接零件70上进行焊接；可以理解的是，当热辐射光源进入分束器30时，分束器30可以将热辐射光源进行分束处理，进而通过对应的两个光路通道输出第一光源和第二光源；在一个可选的实施例中，分束器30的中心位置具有与激光器10对应的反射膜，当准直的激光束发送至反射膜上时，反射膜可以将激光束输出至焊接振镜21，并且，由于热辐射光源为散射，在热辐射光源进入分束器30时，热辐射光源可以从反射膜外的区域进入分束器30，以使分束器30将热辐射光源进行分束后分别透射至第一聚焦镜41和第二聚焦镜51上，以使第一聚焦镜41可以聚焦至第一探测器42上，第二聚焦镜51可以聚焦至第二探测器52上。

具体的，第一探测组件40包括第一聚焦镜41及第一探测器42，第一聚焦镜41用于将热辐射光源聚焦并输出；第一探测器42用于接收聚焦的第一光源，以输出第一采样信号；第二探测组件50包括：第二聚焦镜51及第二探测器52，第二聚焦镜51用于将反射光束聚焦并输出；第二探测器52用于接收聚焦的第二光源，以输出第二采样信号。

在本发明的实施例中，在热辐射光源从分束器30传递至第一聚焦镜41上时，第一聚焦镜41可以将热辐射光源聚焦并输出至第一探测器42上，使得第一探测器42可以根据第一光源输出对应的第一采样信号，例如图3和图4所示，图4为第一采样信号和第二采样信号综合分析后输出的结果，当焊缝中出现异常焊缝时，第一探测器42输出的第一采样信号和第二探测器52输出的第二采样信号综合分析后可以确定出现异常波段，由此可以确定出被焊接零件70焊接异常，并将其作为不合格产品处理；可选地，第一探测器42和第二探测器52可以用于分别探测热辐射光源和反射光束，也可以用于探测不同波段的热辐射光源并同时探测反射光束；例如，第一探测器42可以探测红外光源和反射光束，第二探测器52则可以探测可见光源并同时探测反射光束。

其中，在每一次的焊接周期中，第一探测器42和第二探测器52可以同时接收部分反射回来的反射激光束进行记录，通过将多次焊接过程中的数据进行累计计算，进而确定出光路通道对应的激光强度，若该激光强度超出预设阈值时，则可以确定光路通道的透过率不足，若该激光强度小于预设阈值时，则可以确定光路通道的透过率正常；因此，通过对当前焊接周期的激光强度与预设阈值进行对比，进而可以在下一个焊接周期对激光功率进行调节，确保焊接激光功率的一致性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (8)

1.一种激光焊接监测装置，其特征在于，包括：

激光器，用于发出激光束；

聚焦组件，用于将所述激光束聚焦至被焊接零件上并接收所述被焊接零件产生的热辐射光源；

分束器，用于将所述激光束偏转至所述聚焦组件，并接收所述聚焦组件输出的热辐射光源以分束输出第一光源和第二光源；

第一探测组件，所述第一探测组件用于接收所述分束器输出的所述第一光源以检测输出第一采样信号；

第二探测组件，所述第二探测组件用于接收所述分束器输出的所述第二光源以检测输出第二采样信号。

2.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：

准直镜，所述准直镜设在所述激光器的出光方向上，用于将所述激光束准直并发射至所述分束器，以使所述分束器将所述激光束偏转输出至所述聚焦组件。

3.根据权利要求2所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述聚焦组件包括：

焊接振镜，所述焊接振镜用于接收所述分束器偏转的激光束以将所述激光束偏转输出；

聚焦镜头，所述聚焦镜头设在所述焊接振镜的输出方向上，以将所述激光束聚焦输出至所述被焊接零件上。

4.根据权利要求2所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述分束器包括至少四个光路通道，至少四个所述光路通道分别与所述聚焦组件、第一探测组件、第二探测组件及所述激光器一一对应。

5.根据权利要求4所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述分束器包括两个棱镜共同构造成一立方体，所述立方体的中心与至少四个所述光路通道处于同一直线上。

6.根据权利要求1所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述第一探测组件包括：

第一聚焦镜，用于将所述第一光源聚焦并输出；

第一探测器，所述第一探测器用于接收聚焦的所述第一光源，以输出所述第一采样信号。

7.根据权利要求1所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述第二探测组件包括：

第二聚焦镜，用于将所述第二光源聚焦并输出；

第二探测器，所述第二探测器用于接收聚焦的所述第二光源，以输出所述第二采样信号。

8.根据权利要求1所述的激光焊接监测装置，其特征在于，所述第一光源为可见光源，所述第二光源为红外光源。