CN217344000U - 激光焊接系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型实施例公开了一种激光焊接系统，包括：光栅尺、运动控制器、位置同步输出控制器、主控制器和按需输出脉冲激光器；运动控制器与所述光栅尺连接，位置同步输出控制器与运动控制器连接，主控制器与位置同步输出控制器连接，按需输出脉冲激光器与主控制器连接，切割头与按需输出脉冲激光器连接。在位置同步输出控制器与按需输出脉冲激光器的同时作用，触发切割头在焊接物的所有运动阶段以恒定的空间间隔发射激光，包括加速、减速、匀速段，从而实现脉冲能量均匀地作用在被加工物体上，使得焊点均匀分布于焊接物上，以提高焊接物间的焊接效果。

Description

激光焊接系统

技术领域

本实用新型涉及焊接技术领域，尤其涉及一种激光焊接系统。

背景技术

近年来，随着激光行业的发展，尤其是皮秒、飞秒激光器的突破，给焊接工艺带来了新的曙光。现有技术中对于玻璃的焊接，采用按电平出脉冲的方式，当收到出光的高电平时，激光器立即开始输出频率固定的脉冲串，且在持续出光的过程中无法改变，由于该技术是基于时间均匀分布的，平台处于加速阶段，单位时间内运动的距离会逐渐增大，焊点会越来越稀疏；达到匀速阶段，焊点才会均匀；同理；当减速阶段时，单位时间运动的距离逐渐变小，焊点会越来越密，造成焊点分布不均匀，降低了玻璃间的焊接效果。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述问题，提出一种激光焊接系统。

一种激光焊接系统，包括：

光栅尺，用于检测焊接物的位置信息；

运动控制器，用于接收所述光栅尺发送的位置信息；

位置同步输出控制器，用于接收所述运动控制器发送的所述焊接物的位置信息；

主控制器，用于接收所述位置同步输出控制器输出的脉冲信号；

按需输出脉冲激光器，用于接收所述主控制器发送的所述脉冲信号，并通过切割头输出焊接所述焊接物的激光；

所述运动控制器与所述光栅尺连接，所述位置同步输出控制器与所述运动控制器连接，所述主控制器与所述位置同步输出控制器连接，按需输出脉冲激光器与所述主控制器连接，所述切割头与所述按需输出脉冲激光器连接。

在一个实施例中，所述焊接物的X轴运动方向上和Y轴运动方向上均设置有所述光栅尺。

在一个实施例中，所述运动控制器包括：

X轴运动控制器，用于接收在X轴运动方向上的光栅尺发送的所述焊接物的位置信息；

Y轴运动控制器，用于接收在Y轴运动方向上的光栅尺发送的所述焊接物的位置信息。

在一个实施例中，还包括：升降电机、压合头；

所述压合头与所述升降电机的升降轴连接，所述升降电机驱动所述升降轴带动所述压合头向所述焊接物施加压力。

在一个实施例中，所述压合头为橡胶材质。

在一个实施例中，所述激光焊接系统还包括：超声波探头；

所述超声波探头与所述升降轴连接，用于探测所述焊接物上焊点的厚度。

在一个实施例中，所述激光焊接系统还包括：运动平台、驱动所述运动平台带动所述焊接物运动的电机，所述焊接物位于所述运动平台上，所述光栅尺固定于所述运动平台上。

在一个实施例中，所述电机为直线电机。

在一个实施例中，所述电机为两个，其运动方向相互垂直。

在一个实施例中，所述激光焊接系统还包括：冷水机，所述冷水机内的水在设置于所述主控制器和所述按需输出脉冲激光器外围的管路内循环，用于使所述主控制器和所述按需输出脉冲激光器保持恒定温度。

实施本实用新型实施例，将具有如下有益效果：

采用了上述激光焊接系统之后，在位置同步输出控制器与按需输出脉冲激光器的同时作用，触发切割头在焊接物的所有运动阶段以恒定的空间间隔发射激光，包括加速、减速、匀速段，从而实现脉冲能量均匀地作用在被加工物体上，使得焊点均匀分布于焊接物上，以提高焊接物间的焊接效果。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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他的附图。

其中：

图1为一个实施例中激光焊接系统示意图；

图2为一个实施例中升降机和压合头的结构示意图；

图3为一个实施例中位置同步输出控制器输出脉冲频率示意图；

图4为一个实施例中按需输出脉冲激光器输出脉冲频率示意图；

图5为一个实施例中焊接点间距的示意图；

图6为现有技术按电平出脉冲控制器输出脉冲频率示意图；

图7为采用按电平出脉冲控制器后焊接点的示意图；

图8为激光照射在玻璃上形成焊点的示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，为一个实施例中激光焊接系统示意图

一种激光焊接系统，包括：光栅尺，用于检测焊接物10的位置信息；运动控制器，用于接收所述光栅尺发送的位置信息；位置同步输出控制器(position synchronizedoutput，简称PSO)3，用于接收所述运动控制器发送的所述焊接物10的位置信息；主控制器4，用于接收所述位置同步输出控制器3输出的脉冲信号。按需输出脉冲激光器(pulse ondemand，简称POD)5，用于接收所述主控制器发送的所述脉冲信号，并通过切割头输出焊接所述焊接物的激光；所述运动控制器与所述光栅尺连接，所述位置同步输出控制器3与所述运动控制器连接，所述主控制器4与所述位置同步输出控制器3连接，按需输出脉冲激光器5与所述主控制器4连接，所述切割头6与所述按需输出脉冲激光器5连接。所述激光焊接系统还包括：运动平台11、驱动所述运动平台11带动所述焊接物10运动的电机(图中未示出)，所述电机为直线电机，具有精准的运动行程。所述焊接物位于所述运动平台11上，所述光栅尺固定于所述运动平台11上。

其中，光栅尺也称为光栅尺位移传感器，是利用光栅的光学原理工作的测量反馈装置，可用作直线位移或者角位移的检测。其测量输出的信号为数字脉冲，具有检测范围大，检测精度高，响应速度快的特点；运动控制器为高精度编码器；本申请中焊接物10为上层玻璃10.1和下层玻璃10.2，上层玻璃10.1与下层玻璃10.2均放置于运动平台11上，运动控制器控制电机带动运动平台11运动，以使焊接物10在切割头6下方进行运动，实现规定路径的运动；运动控制器与光栅尺连接，光栅尺固定在运动平台11的底部，用于检测其运动位置，并将运动平台11的位置信息发送至运动控制器，运动控制器根据预存储的位置信息与光栅尺发送的位置信息进行比较，并给带动运动平台11运动的电机进行相应的控制指令，同时将光栅尺发送的最终的运动平台11位置发送至位置同步输出控制器3，主控制器4再捕捉位置同步输出控制器3发送的PSO信号，并将PSO信号发送至按需输出脉冲激光器5，按需输出脉冲激光器5根据接收到的PSO信号，控制输出相应的激光，并通过切割头将激光输出至焊接物上，实现对上层玻璃10.1和下层玻璃10.2的焊接。

按需输出脉冲激光器5是一种接收到一个脉冲的上升沿就输出一个光斑的激光控制技术。位置同步输出控制器3通过采集实时的高精度编码器反馈的位置信息与预存储的位置信息进行比较，与按需输出脉冲激光器5输出的信号进行相位同步，使运动平台在所有的运动阶段都以恒定的空间(而非时间)间隔触发按需输出脉冲激光器5发射激光，包括加速、减速、匀速段，如图3所示，为位置同步输出控制器3释放脉冲的频率示意图，其中a为加速段，b为匀速段，c为减速段，在运动平台11位于加速阶段时，位置同步输出控制器3释放脉冲的频率逐渐增加，当运动平台11的运动速度为匀速时，位置同步输出控制器3释放脉冲的频率不再改变，当运动平台11的运动速度为减速时，位置同步输出控制器3释放脉冲的频率逐渐降低；图4所示为按需输出脉冲激光器5释放脉冲的频率示意图，其中a为加速段，b为匀速段，c为减速段，当运动平台11的运动速度为加速时，按需输出脉冲激光器5释放脉冲的频率逐渐增加，当运动平台11的运动速度为匀速时，按需输出脉冲激光器5释放脉冲的频率不再改变，当运动平台11的运动速度为减速时，按需输出脉冲激光器5释放脉冲的频率逐渐降低；从而实现如图5所示，脉冲能量也即焊接点能够均匀地作用在上层玻璃10.1和下层玻璃10.2上，以提高焊接物间的焊接效果。而对于现有技术中，按电平出脉冲控制器(pulse onlevel，，简称POL)基于时间的控制模式，如图6所示，其无论在加速段，匀速段还是减速段，输出的脉冲频率均是相同的，这就导致会产生如图7所示的焊接效果，即焊接点无法均匀等间距的分布在焊接物上，也即无法保证焊接物的焊接质量。

在一个实施例中，所述焊接物10的X轴运动方向上和Y轴运动方向上均设置有所述光栅尺。

其中，如图8所示，上层玻璃上激光路径按照1-2-3-4-5-6-7-8的顺序逐渐移动，以呈现“弓”字形的焊接路径，随着激光路径的“弓”字形左移，上层玻璃10.1和下层玻璃10.2间的微小气泡会逐渐向左后撤，当焊完上层玻璃10.1和下层玻璃10.2后，气泡被全部赶出，两片玻璃被牢牢地焊在了一起。

为了呈现“弓”字形的焊接路径，便需要运动平台11进行X轴和Y轴方向的运动，因此在运动平台11的底部设置有X轴运动方向上和Y轴运动方向上均设置有所述光栅尺，以实现对运动平台11带动焊接物运动的X轴和Y轴方向的位置信息。

在一个实施例中，所述运动控制器包括：X轴运动控制器1，用于接收在X轴运动方向上的光栅尺发送的所述焊接物10的位置信息；Y轴运动控制器2，用于接收在Y轴运动方向上的光栅尺发送的所述焊接物10的位置信息。

其中，为了实现对运动平台11在X轴和Y轴方向的运动的位置信息进行采集并发送至位置同步输出控制器3，对应每个X轴运动方向上的光栅尺和Y轴运动方向上的光栅尺分别设置有接收位置信息的X轴运动控制器1和Y轴运动控制器2，以实现对运动平台11的位置进行精准的采集和传输。

如图2所示，在一个实施例中，还包括：升降电机7、压合头8；所述压合头8与所述升降电机7的升降轴7.1连接，所述升降电机7驱动所述升降轴7.1带动所述压合头8向所述焊接物10施加压力。

其中，由于把上层玻璃10.1和下层玻璃10.2焊接到一起，为了提高焊接效果，在运动平台侧面安装有升降电机7，通过升降电机7的升降轴7.1连接压合头8，该压合头8在升降机7的带动下进行上下运动，直至对上层玻璃10.1和下层玻璃10.2产生压力，使得上层玻璃10.1和下层玻璃10.2之间的缝隙足够小，以便于提高焊接的效果。

在一个实施例中，所述压合头8为橡胶材质。

其中，为了对焊接物的本身不造成伤害，使压合头8的材质制造成橡胶材质，当压合头8对焊接物进行挤压时，具有一定的柔性，避免碰伤，造成损失。

在一个实施例中，所述激光焊接系统还包括：超声波探头13；

所述超声波探头7与所述升降轴1.1连接，用于探测所述焊接物10上焊点的厚度。

其中，当上层玻璃10.1和下层玻璃10.2上的八个焊点完成后，移动平台11带动上层玻璃10.1和下层玻璃10.2移动离开切割头处，将2超声波探头13依次对八个焊点进行照射，以判断焊接的效果(此处判断的方法为现有技术，本申请不再赘述)；同时，当多组玻璃焊接完成后，可通过超声波探头13获取每组玻璃上的若干焊点进行曲线拟合，以判断焊接效果是否达标，实现焊接检测一体化功能。

在一个实施例中，所述电机为两个，其运动方向相互垂直。

其中，为了实现运功平台11的X轴方向和Y轴方向的运动，并且使运动行程较为精准，在运动平台11底部设置两个分别控制运动平台11进行X轴方向和Y轴方向的运动。

在一个实施例中，所述激光焊接系统还包括：冷水机12，所述冷水机12内的水在设置于所述主控制器4和所述按需输出脉冲激光器5外围的管路内循环，用于使所述主控制器4和所述按需输出脉冲激光器5保持恒定温度。

其中，在激光焊接系统工作的过程中，主控制器4按需输出脉冲激光器5持续工作，会产生一定的热量，对二者的使用寿命有所影响，主控制器4按需输出脉冲激光器5的外围设置有管路，冷水机12内的水在管路内循环流动，一定程度上的为主控制器4按需输出脉冲激光器5进行物理降温，以避免主控制器4按需输出脉冲激光器5因过热而停止工作或减少使用寿命。

以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种激光焊接系统，其特征在于，包括：

光栅尺，用于检测焊接物的位置信息；

运动控制器，用于接收所述光栅尺发送的位置信息；

位置同步输出控制器，用于接收所述运动控制器发送的所述焊接物的位置信息；

主控制器，用于接收所述位置同步输出控制器输出的脉冲信号；

按需输出脉冲激光器，用于接收所述主控制器发送的所述脉冲信号，并通过切割头输出焊接所述焊接物的激光；

所述运动控制器所述光栅尺连接，所述位置同步输出控制器与所述运动控制器连接，所述主控制器与所述位置同步输出控制器连接，按需输出脉冲激光器与所述主控制器连接，所述切割头与所述按需输出脉冲激光器连接。

2.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述焊接物的X轴运动方向上和Y轴运动方向上均设置有所述光栅尺。

3.根据权利要求2所述的激光焊接系统，其特征在于，所述运动控制器包括：

X轴运动控制器，用于接收在X轴运动方向上的光栅尺发送的所述焊接物的位置信息；

Y轴运动控制器，用于接收在Y轴运动方向上的光栅尺发送的所述焊接物的位置信息。

4.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，还包括：升降电机、压合头；

所述压合头与所述升降电机的升降轴连接，所述升降电机驱动所述升降轴带动所述压合头向所述焊接物施加压力。

5.根据权利要求4所述的激光焊接系统，其特征在于，所述压合头为橡胶材质。

6.根据权利要求4所述的激光焊接系统，其特征在于，所述激光焊接系统还包括：超声波探头；

所述超声波探头与所述升降轴连接，用于探测所述焊接物上焊点的厚度。

7.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述激光焊接系统还包括：运动平台、驱动所述运动平台带动所述焊接物运动的电机，所述焊接物位于所述运动平台上，所述光栅尺固定于所述运动平台上。

8.根据权利要求7所述的激光焊接系统，其特征在于，所述电机为直线电机。

9.根据权利要求8所述的激光焊接系统，其特征在于，所述电机为两个，其运动方向相互垂直。

10.根据权利要求1所述的激光焊接系统，其特征在于，所述激光焊接系统还包括：冷水机，所述冷水机内的水在设置于所述主控制器和所述按需输出脉冲激光器外围的管路内循环，用于使所述主控制器和所述按需输出脉冲激光器保持恒定温度。

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