WO2019095269A1 - 一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统及工作方法 - Google Patents

Abstract

一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，包括：机架（1）和激光焊接防护舱（2），机架（1）上设有用于工件运输的运输线（3），激光焊接防护舱（2）设于运输线（3）上，激光焊接防护舱（2）中设有成组夹具（4）和基于振镜的远距激光焊专机（5），运输线（3）上设有用于输送工件的输送机构（6），成组夹具（4）设于输送机构（6）上，远距激光焊专机（5）设于激光焊接防护舱（2）的顶部，运输线（3）、成组夹具（4）、远距激光焊专机（5）以及托盘（61）及随行夹具（62）均与控制中心连接。该系统通过采用远距激光焊专机（5）对电池盒进行扫描并焊接，通过振镜的快速转动，使激光的焊接过程能够高效稳定地进行，可以设定光斑运动轨迹，进行波形控制，以达到理想的焊接效果，该系统焊接速度快、产生热变形小，大大的提高了其生产效率也有效的提高了其焊接的精准度和焊接质量。

Description

一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统及工作方法 技术领域

本发明属于生产制造领域，特别涉及一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统。

背景技术

随着社会经济的快速发展，无论是工作还是生活都大多实现了现代化和智能化，人们对于产品的质量的要求也都越来越高，在电池的质量要求也是如此。

目前，汽车技术正经历着动力电气化的重大技术变革。电动汽车具有高效节能、低排放或零排放的优势，因此受到各国的高度重视。新能源的最大瓶颈是车载动力电池，其寿命、安全性具有至关重要的作用，动力电池的外壳是关键部件，起到封装的作用。传统的动力电池外壳焊接方法是通过激光焊接设备的XY电控伺服工作台带动激光焊接头进行移动，确定焊接位置，并微调后完成电池盒工件的自动焊接作业，整个过程耗时过长，该方法加工效率和工件焊接一次性合格率均难以满足市场对加工过程高质、高效的生产要求，因而传统的电池盒加工方式并不能够满足当前生产的需求。

发明内容

发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其结构简单，设计合理，易于生产，自动化程度高，提高了工作效率，同时也提高其焊接的精准度，提高其生产质量。

技术方案：为了实现上述目的，本发明提供了一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，包括：机架和激光焊接防护舱，所述机架上设有用于工件运输的运输线，所述激光焊接防护舱设于运输线上，所述激光焊接防护舱中设有成组夹具和基于振镜的远距激光焊专机，所述运输线上设有用于输送工件的输送机构，所述成组夹具设于输送机构上，所述远距激光焊专机设于激光焊接防护舱的顶部，且所述的运输线、成组夹具、远距激光焊专机以及托盘及随行夹具均与控制中心连接。

本发明中所述的一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其通过采用远距激光焊专机对电池盒进行扫描并焊接，通过振镜的快速转动，使激光的焊接过程能够高效稳定地进行，同时可以设定光斑运动轨迹，进行波形控制，以达到理想的焊接效果，该装置焊接速度快、产生热变形小，大大的提高了其生产效率，同时也有效的提高了其焊接的精准度和焊接质量，进而让其更好的满足生产的需求。

本发明中所述成组夹具中设有机械机构、压缩气源控制及驱动装置、夹具状态感应装置，所述的压缩气源控制及驱动装置和夹具状态感应装置均与机械机构连接，让其能够根据实际的需求进行调节，更好的提高其适用性，通过压缩空气驱动使得夹具机械部件进行一组工件的精确装夹、释放，通过夹具状态感应装置的传感器获取成组夹具动作到位与否信号，并将此信号传输至控制中心，作为后续逻辑控制的判断条件。

本发明中所述输送机构中设有托盘和随行夹具，所述随行夹具设于托盘上，且所述成组夹具与随行夹具相配合。

本发明中所述运输线上设有用于驱动托盘的驱动带，所述托盘设于驱动带上。

本发明中所述远距激光焊专机中设有二向色镜、激光光束、激光扫描振镜头、工业相机镜头、工业相机及图像处理单元和光源，所述的激光光束设于二向色镜上方，所述的激光扫描振镜头和工业相机镜头分别设于二向色镜的两侧，所述的工业相机及图像处理单元与工业相机镜头连接，所述光源与激光扫描振镜头相配合。

本发明中所述的激光扫描振镜头中设有扫描振镜，所述的扫描振镜中设有X轴振镜和Y轴振镜，通过振镜的快速转动，使激光的焊接过程能够高效稳定地进行，同时可以设定光斑运动轨迹，进行波形控制，以达到理想的焊接效果。

本发明中所述扫描振镜中至少设有2组振镜。

本发明中还包括控制柜通过PLC对输入输出信号进行处理，将其它设备挂接入现场总线网络。

本发明中所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作方法，具体的工作方法如下：

1)：首先随行夹具将电池盒工件定位在输送的托盘上；

2)：输送线通过驱动带有随行夹具的托盘将工件送达激光焊接防护舱中；

3)：待成组夹具将所有电池盒工件装夹并精确定位后，顶升机构将托盘竖直顶升到加工位，激光焊接防护舱内工件加工位的夹具将待加工电池盒工件进行精密装夹、定位；

4)：然后控制中心的系统中央控制器输出触发信号，启动远距激光焊专机中的工业相机镜头对电池盒进行拍摄，对工件的位姿进行精确识别、判断；

5)：判断待焊工件的装夹间隙是否超出预设阈值，从而确定工件可进行高速扫描焊接是否可行；如果工件可进行焊接作业，激光扫描振镜头可自动调节激光光斑相对于工件实际焊接路径的偏差，使得激光光斑可最大限度精确地沿实际焊缝扫描，从而辅助远距激光焊接专机完成高质量的焊接过程；

6)：系统控制器获取状态就绪信号，判断状态一切无误后，输出信号触发激光源进行激光发射，激光光束经激光光缆进行传输，扩束、准直、偏转、聚焦后，高能量密度激光光束聚焦工件待焊路径，通过远距激光焊专机内扫描振镜快速偏转，完成工件焊接路径扫描与焊接作业；

7)：焊接完成后，夹具释放工件，并由托盘将加工完的工件经输送线送出本工作站；

8)：在焊接流程启动前，首先进行系统状态自检，判断工件是否装夹到位、引导激光光斑是否已经调节，如果就绪，进入后续流程，如果出现问题，则进行急停报警，同时整个系统停止运作，等待检修；在焊接流程启动后，如果遭遇非常状况，如激光源未发射激光，除了激光源自我诊断进行报警，整个系统也同时产生信号报警，同时急停；在系统急停并获检修、故障排除之后，进行系统的重置，使得系统回复到初始状态。

本发明中所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作方法，在工作过程中，成组夹具的工作方法如下，通过压缩空气驱动使得夹具机械部件进行一组工件的精确装夹、释放，通过夹具状态感应装置的传感器获取成组夹具动作到位与否信号，并将此信号传输至控制中心，作为后续逻辑控制的判断条件。

本发明中所述远距激光焊专机的工作方法如下：所述激光光束照射经光缆传输，历经扩束、准直，经二向色镜反射，到达X轴振镜，经其反射，到达Y轴振镜，反射后经F-theta镜聚焦后到达工件表面，通过X轴振镜和Y轴振镜偏转，实现对激光焦点的位置控制。工业相机镜头经观察反射光所获待焊接区域目标图像，经数字图像中值滤波，消除图像中的噪声信息，再经阈值分割算法，根据像素点灰度不连续，区分背景与物体(前景)，突出带焊接路径，之后，根据图像边缘跟踪方法，计算实际待焊接路径的中间像素点，如此遍历整个封闭焊接路径，得到激光光斑将要实际进行扫描的焊缝路径。以所获该实际焊接路径为准，使得激光光斑预设扫描路径与实际工件待焊接路径的偏差得到补偿。因此，可以确保焊接质量获得提升，同时，整个图像采集、处理流程的响应时间短，不会影响整个生产过程的作业效率。

本发明中所述运输线上设有用于驱动托盘的驱动带，所述托盘设于驱动带上。

本发明中所述的远距激光焊专机与激光焊接防护舱的连接处设有位置调节机构，所述的位置调节机构与控制中心连接，能够根据生产的实际需求对远距激光焊专机的高度以及其在激光焊接防护舱的位置进行调节，进一步提高其焊接的精准度。

本发明中所述的位置调节机构中设有横向位置调节机构、纵向位置调节机构以及高度调节机构，其中，所述的高度调节机构采用升降机构，能够根据生产的实际需求对远距激 光焊专机的高度以及其在激光焊接防护舱的位置进行调节，进一步提高其焊接的质量。

本发明中在远距激光焊专机工作的过程中，通过位置调节机构中的横向位置调节机构、纵向位置调节机构以及高度调节机构能够根据加工的实际需要对远距激光焊专机的焊位置进行调整。

上述技术方案可以看出，本发明具有如下有益效果：

1、本发明采用远距激光焊专机对电池盒进行扫描焊接，输送线将载有电池盒工件的托盘精确输送到位，顶升机构将托盘竖直顶升到加工位，激光焊接防护舱内工件加工位的夹具将待加工电池盒工件进行精密装夹、定位，通过远距激光焊专机内振镜的快速转动，发射激光光束至工件焊接图形路径，并进行快速扫描焊接，使激光的焊接过程高效稳定地进行。可设定光斑运动轨迹，并进行波形控制，达到理想的焊接效果。该系统焊接速度快、产生热变形小，可大大提高电池盒的加工效率、提升焊接的精准度和焊接质量。

2、本发明中所述的一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其通过采用远距激光焊专机对电池盒进行扫描并焊接，通过振镜的快速转动，使激光的焊接过程能够高效稳定地进行，同时可以设定光斑运动轨迹，进行波形控制，以达到理想的焊接效果，该装置焊接速度快、产生热变形小，大大的提高了其生产效率，同时也有效的提高了其焊接的精准度和焊接质量，进而让其更好的满足生产的需求。

3、本发明中所述的一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其中的远距激光焊专机，定位速度快，省去诸多工装夹具，缩短加工时间，生产节拍可达40件/分钟，较传统方式生产效率提高3-4倍；定位精度高，传统的焊接间隙≤0.3mm，而该系统的精密成组夹具可控制焊接间隙≤0.02mm，焊接精度得到大大提高；振镜扫描式激光焊也称远距激光焊，激光焊接设备与工件距离远，焊接范围明显变大，可达280mm×280mm，从而让其能够实现多组工件同时加工，大大的提高其生产效率。

4、本发明中所述的一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，所述的扫描振镜装置中至少设有2组振，该系统通过控制两个振镜的协调偏转实现复杂的二维平面图形扫描焊接，非焊接生产性时间较之以往大大减少，焊接时间可达生产周期的90％以上，更高效更具柔性；焊接质量更高，与传统方式相比，产品焊接一次合格率提升到99％以上，密封性测试可达100％。

附图说明

图1为本发明所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的结构示意图；图2为本发明中远距激光焊专机中视觉系统的结构示意图；

图3为本发明中电气连接示意图；

图4为本发明中基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作流程图；

图中：机架-1、激光焊接防护舱-2、运输线-3、成组夹具-4、基于振镜的远距激光焊专机-5、二向色镜-51、激光光束-52、激光扫描振镜头-53、工业相机镜头-54、工业相机及图像处理单元-55、光源-56、扫描振镜-57、X轴振镜-571、Y轴振镜-572、输送机构-6、托盘-61、随行夹具-62、控制柜-7、控制柜与激光源的控制信号线-8、激光源与远距激光焊接专机的控制信号线-9、激光光缆-10、激光源电源线-11、配电柜-12、远距激光焊接专机电源线-13、控制柜电源线-14、工控机电源线-15、工控机-16。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

如图所示的一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，包括：机架1和激光焊接防护舱2，所述机架1上设有用于工件运输的运输线3，所述激光焊接防护舱2设于运输线3上，所述激光焊接防护舱2中设有成组夹具4和基于振镜的远距激光焊专机5，所述运输线3上设有用于输送工件的输送机构6，所述成组夹具4设于输送机构6上，所述远距激光焊专机5设于激光焊接防护舱2的顶部，且所述的运输线3、成组夹具4、远距激光焊专机5以及托盘及随行夹具6均与控制中心连接。

本实施例中所述成组夹具4成组存在，其中设有机械机构、压缩气源控制及驱动装置、夹具状态感应装置，所述的压缩气源控制及驱动装置和夹具状态感应装置均与机械机构连接。

本实施例中所述输送机构6中设有托盘61和随行夹具62，所述随行夹具62设于托盘61上，且所述成组夹具4与随行夹具62相配合。

本实施例中所述运输线3上设有用于驱动托盘61的驱动带，所述托盘61设于驱动带上。

本实施例中所述远距激光焊专机5采用远距激光焊专机，其中设有二向色镜51、激光光束52、激光扫描振镜头53、工业相机镜头54、工业相机及图像处理单元55和光源56，所述的激光光束52设于二向色镜51上方，所述的激光扫描振镜头53和工业相机镜头54分别设于二向色镜51的两侧，所述的工业相机及图像处理单元55与工业相机镜头54连接，所述光源56与激光扫描振镜头53相配合。

本实施例中所述的激光扫描振镜头53中设有扫描振镜57，所述的扫描振镜57中设 有X轴振镜571和Y轴振镜572。

本实施例中还包括控制柜7，控制柜通过PLC对输入输出信号进行处理，将其它设备挂接入现场总线网络，所述控制柜7通过控制柜与激光源的控制信号线8与光源56连接，所述光源56通过激光源与远距激光焊接专机的控制信号线9以及激光光缆10与激光焊接防护舱2连接，并通过激光源电源线11与配电柜12连接，所述激光焊接防护舱2通过远距激光焊接专机电源线13与配电柜12连接，所述控制柜7通过控制柜电源线14与配电柜12连接，且所述控制柜7通过工控机电源线15与工控机16连接。

实施例2

如图所示的一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，包括：机架1和激光焊接防护舱2，所述机架1上设有用于工件运输的运输线3，所述激光焊接防护舱2设于运输线3上，所述激光焊接防护舱2中设有成组夹具4和基于振镜的远距激光焊专机5，所述运输线3上设有用于输送工件的输送机构6，所述成组夹具4设于输送机构6上，所述远距激光焊专机5设于激光焊接防护舱2的顶部，且所述的运输线3、成组夹具4、远距激光焊专机5以及托盘及随行夹具6均与控制中心连接。

本实施例中所述成组夹具4成组存在，其中设有机械机构、压缩气源控制及驱动装置、夹具状态感应装置，所述的压缩气源控制及驱动装置和夹具状态感应装置均与机械机构连接。

本实施例中所述输送机构6中设有托盘61和随行夹具62，所述随行夹具62设于托盘61上，且所述成组夹具4与随行夹具62相配合。

本实施例中所述运输线3上设有用于驱动托盘61的驱动带，所述托盘61设于驱动带上。

本实施例中所述远距激光焊专机5采用远距激光焊专机，其中设有二向色镜51、激光光束52、激光扫描振镜头53、工业相机镜头54、工业相机及图像处理单元55和光源56，所述的激光光束52设于二向色镜51上方，所述的激光扫描振镜头53和工业相机镜头54分别设于二向色镜51的两侧，所述的工业相机及图像处理单元55与工业相机镜头54连接，所述光源56与激光扫描振镜头53相配合。

本实施例中所述的激光扫描振镜头53中设有扫描振镜57，所述的扫描振镜57中设有X轴振镜571和Y轴振镜572。

本实施例中还包括控制柜7，控制柜通过PLC对输入输出信号进行处理，将其它设备挂接入现场总线网络，所述控制柜7通过控制柜与激光源的控制信号线8与光源56连 接，所述光源56通过激光源与远距激光焊接专机的控制信号线9以及激光光缆10与激光焊接防护舱2连接，并通过激光源电源线11与配电柜12连接，所述激光焊接防护舱2通过远距激光焊接专机电源线13与配电柜12连接，所述控制柜7通过控制柜电源线14与配电柜12连接，且所述控制柜7通过工控机电源线15与工控机16连接。

本实施例中所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作方法，具体的工作方法如下：

1)：首先随行夹具62将电池盒工件定位在输送的托盘61上；

2)：输送线3通过驱动带有随行夹具62的托盘61将工件送达激光焊接防护舱2中；

3)：待成组夹具4将所有电池盒工件装夹并精确定位后，顶升机构将托盘竖直顶升到加工位，激光焊接防护舱内工件加工位的夹具将待加工电池盒工件进行精密装夹、定位；

4)：然后控制中心的系统中央控制器输出触发信号，启动远距激光焊专机5中的工业相机镜头54对电池盒进行拍摄，对工件的位姿进行精确识别、判断；

5)：判断待焊工件的装夹间隙是否超出预设阈值，从而确定工件可进行高速扫描焊接是否可行；如果工件可进行焊接作业，激光扫描振镜头53可自动调节激光光斑相对于工件实际焊接路径的偏差，使得激光光斑可最大限度精确地沿实际焊缝扫描，从而辅助远距激光焊接专机完成高质量的焊接过程；

6)：系统控制器获取状态就绪信号，判断状态一切无误后，输出信号触发激光源进行激光发射，激光光束52经激光光缆进行传输，扩束、准直、偏转、聚焦后，高能量密度激光光束聚焦工件待焊路径，通过远距激光焊专机内扫描振镜57快速偏转，完成工件焊接路径扫描与焊接作业；

7)：焊接完成后，成组夹具4释放工件，并由托盘61将加工完的工件经输送线送出本工作站；

8)：在焊接流程启动前，首先进行系统状态自检，判断工件是否装夹到位、引导激光光斑是否已经调节，如果就绪，进入后续流程，如果出现问题，则进行急停报警，同时整个系统停止运作，等待检修；在焊接流程启动后，如果遭遇非常状况，如激光源未发射激光，除了激光源自我诊断进行报警，整个系统也同时产生信号报警，同时急停；在系统急停并获检修、故障排除之后，进行系统的重置，使得系统回复到初始状态。

本实施例中在工作过程中，夹具的工作方法如下，通过压缩空气驱动使得夹具机械部件进行一组工件的精确装夹、释放，通过夹具状态感应装置的传感器获取夹具动作到位与否信号，并将此信号传输至控制中心，作为后续逻辑控制的判断条件。

本实施例中所述远距激光焊专机的工作方法如下：所述激光光束照射经光缆传输，历经扩束、准直，经二向色镜反射，到达X轴振镜，经其反射，到达Y轴振镜，反射后经F-theta镜聚焦后到达工件表面，通过X轴振镜和Y轴振镜偏转，实现对激光焦点的位置控制。工业相机镜头经观察反射光所获待焊接区域目标图像，经数字图像中值滤波，消除图像中的噪声信息，再经阈值分割算法，根据像素点灰度不连续，区分背景与物体前景，突出带焊接路径，之后，根据图像边缘跟踪方法，计算实际待焊接路径的中间像素点，如此遍历整个封闭焊接路径，得到激光光斑将要实际进行扫描的焊缝路径。以所获该实际焊接路径为准，使得激光光斑预设扫描路径与实际工件待焊接路径的偏差得到补偿。

实施例3

如图所示的一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，包括：机架1和激光焊接防护舱2，所述机架1上设有用于工件运输的运输线3，所述激光焊接防护舱2设于运输线3上，所述激光焊接防护舱2中设有成组夹具4和基于振镜的远距激光焊专机5，所述运输线3上设有用于输送工件的输送机构6，所述成组夹具4设于输送机构6上，所述远距激光焊专机5设于激光焊接防护舱2的顶部，且所述的运输线3、成组夹具4、远距激光焊专机5以及托盘及随行夹具6均与控制中心连接。

本实施例中所述成组夹具4成组存在，其中设有机械机构、压缩气源控制及驱动装置、夹具状态感应装置，所述的压缩气源控制及驱动装置和夹具状态感应装置均与机械机构连接。

本实施例中所述输送机构6中设有托盘61和随行夹具62，所述随行夹具62设于托盘61上，且所述成组夹具4与随行夹具62相配合。

本实施例中所述运输线3上设有用于驱动托盘61的驱动带，所述托盘61设于驱动带上。

本实施例中所述远距激光焊专机5采用远距激光焊专机，其中设有二向色镜51、激光光束52、激光扫描振镜头53、工业相机镜头54、工业相机及图像处理单元55和光源56，所述的激光光束52设于二向色镜51上方，所述的激光扫描振镜头53和工业相机镜头54分别设于二向色镜51的两侧，所述的工业相机及图像处理单元55与工业相机镜头54连接，所述光源56与激光扫描振镜头53相配合。

本实施例中所述的激光扫描振镜头53中设有扫描振镜57，所述的扫描振镜57中设有X轴振镜571和Y轴振镜572。

本实施例中还包括控制柜通过PLC对输入输出信号进行处理，将其它设备挂接入现 场总线网络。

本实施例中所述的远距激光焊专机5与激光焊接防护舱2的连接处设有位置调节机构，所述的位置调节机构与控制中心连接。

本实施例中所述的位置调节机构中设有横向位置调节机构、纵向位置调节机构以及高度调节机构，其中，所述的高度调节机构采用升降机构。

本实施例中所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作方法，具体的工作方法如下：

1)：首先随行夹具62将电池盒工件定位在输送的托盘61上；

2)：输送线3通过驱动带有随行夹具62的托盘61将工件送达激光焊接防护舱2中；

3)：待成组夹具4将所有电池盒工件装夹并精确定位后，顶升机构将托盘竖直顶升到加工位，激光焊接防护舱内工件加工位的夹具将待加工电池盒工件进行精密装夹、定位；

4)：然后控制中心的系统中央控制器输出触发信号，启动远距激光焊专机5中的工业相机镜头54对电池盒进行拍摄，对工件的位姿进行精确识别、判断；

5)：判断待焊工件的装夹间隙是否超出预设阈值，从而确定工件可进行高速扫描焊接是否可行；如果工件可进行焊接作业，激光扫描振镜头53可自动调节激光光斑相对于工件实际焊接路径的偏差，使得激光光斑可最大限度精确地沿实际焊缝扫描，从而辅助远距激光焊接专机完成高质量的焊接过程；

6)：系统控制器获取状态就绪信号，判断状态一切无误后，输出信号触发激光源进行激光发射，激光光束52经激光光缆进行传输，扩束、准直、偏转、聚焦后，高能量密度激光光束聚焦工件待焊路径，通过远距激光焊专机内扫描振镜57快速偏转，完成工件焊接路径扫描与焊接作业；

7)：焊接完成后，成组夹具4释放工件，并由托盘61将加工完的工件经输送线送出本工作站；

8)：在焊接流程启动前，首先进行系统状态自检，判断工件是否装夹到位、引导激光光斑是否已经调节，如果就绪，进入后续流程，如果出现问题，则进行急停报警，同时整个系统停止运作，等待检修；在焊接流程启动后，如果遭遇非常状况，如激光源未发射激光，除了激光源自我诊断进行报警，整个系统也同时产生信号报警，同时急停；在系统急停并获检修、故障排除之后，进行系统的重置，使得系统回复到初始状态。

本实施例中在工作过程中，夹具的工作方法如下，通过压缩空气驱动使得夹具机械部件进行一组工件的精确装夹、释放，通过夹具状态感应装置的传感器获取夹具动作到位与 否信号，并将此信号传输至控制中心，作为后续逻辑控制的判断条件。

本实施例中所述远距激光焊专机的工作方法如下：所述激光光束照射经光缆传输，历经扩束、准直，经二向色镜反射，到达X轴振镜，经其反射，到达Y轴振镜，反射后经F-theta镜聚焦后到达工件表面，通过X轴振镜和Y轴振镜偏转，实现对激光焦点的位置控制。工业相机镜头经观察反射光所获待焊接区域目标图像，经数字图像中值滤波，消除图像中的噪声信息，再经阈值分割算法，根据像素点灰度不连续，区分背景与物体前景，突出带焊接路径，之后，根据图像边缘跟踪方法，计算实际待焊接路径的中间像素点，如此遍历整个封闭焊接路径，得到激光光斑将要实际进行扫描的焊缝路径。以所获该实际焊接路径为准，使得激光光斑预设扫描路径与实际工件待焊接路径的偏差得到补偿。

本实施例中所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作方法，具体的工作方法如下：

1)：首先多个电池盒工件，由随行夹具62定位在输送的托盘61上；

2)：输送线3通过驱动带有随行夹具62的托盘61将工件送达激光焊接防护舱2中；

3)：待成组夹具4将所有工件装夹并精确定位后，控制中心的系统中央控制器输出触发信号，启动远距激光焊专机5中的扫描振镜对电池盒进行远程扫描焊接；

4)：焊接完成后，成组夹具4释放工件，并由托盘61将加工完的工件经输送线送出本工作站。

本实施例中在远距激光焊专机5工作的过程中，通过位置调节机构中的横向位置调节机构、纵向位置调节机构以及高度调节机构能够根据加工的实际需要对远距激光焊专机5的焊位置进行调整。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1. 一种基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其特征在于：包括：机架(1)和激光焊接防护舱(2)，所述机架(1)上设有用于工件运输的运输线(3)，所述激光焊接防护舱(2)设于运输线(3)上，所述激光焊接防护舱(2)中设有成组成组夹具(4)和基于振镜的远距激光焊专机(5)，所述运输线(3)上设有用于输送工件的输送机构(6)，所述成组成组夹具(4)设于输送机构(6)上，所述远距激光焊专机(5)设于激光焊接防护舱(2)的顶部，且所述的运输线(3)、成组成组夹具(4)、远距激光焊专机(5)以及托盘及随行夹具(6)均与控制中心连接。
2. 根据权利要求1所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其特征在于：所述成组夹具(4)成组存在，其中设有机械机构、压缩气源控制及驱动装置、夹具状态感应装置，所述的压缩气源控制及驱动装置和夹具状态感应装置均与机械机构连接。
3. 根据权利要求1所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其特征在于：所述输送机构(6)中设有托盘(61)和随行夹具(62)，所述随行夹具(62)设于托盘(61)上，且所述成组夹具(4)与随行夹具(62)相配合。
4. 根据权利要求1所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其特征在于：所述运输线(3)上设有用于驱动托盘(61)的驱动带，所述托盘(61)设于驱动带上。
5. 根据权利要求1所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其特征在于：所述远距激光焊专机(5)中设有二向色镜(51)、激光光束(52)、激光扫描振镜头(53)、工业相机镜头(54)、工业相机及图像处理单元(55)和光源(56)，所述的激光光束(52)设于二向色镜(51)上方，所述的激光扫描振镜头(53)和工业相机镜头(54)分别设于二向色镜(51)的两侧，所述的工业相机及图像处理单元(55)与工业相机镜头(54)连接，所述光源(56)与激光扫描振镜头(53)相配合。
6. 根据权利要求5所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其特征在于：所述的激光扫描振镜头(53)中设有扫描振镜(57)，所述的扫描振镜(57)中设有X轴振镜(571)和Y轴振镜(572)。
7. 根据权利要求1所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统，其特征在于：还包括控制柜通过PLC对输入输出信号进行处理，将其它设备挂接入现场总线网络。
8. 根据权利要求1至7任一项所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作方法，其特征在于：具体的工作方法如下：

   1)：首先随行夹具(62)将电池盒工件定位在输送的托盘(61)上；

   2)：输送线(3)通过驱动带有随行夹具(62)的托盘(61)将工件送达激光焊接防护舱 (2)中；

   3)：待顶升机构将托盘竖直顶升到加工位，激光焊接防护舱内工件加工位的成组夹具(4)将待加工电池盒工件进行精密装夹、定位；

   4)：然后控制中心的系统中央控制器输出触发信号，启动远距激光焊专机(5)中的工业相机镜头(54)对电池盒进行拍摄，对工件的位姿进行精确识别、判断；

   5)：判断待焊工件的装夹间隙是否超出预设阈值，从而确定工件可进行高速扫描焊接是否可行；如果工件可进行焊接作业，激光扫描振镜头(53)可自动调节激光光斑相对于工件实际焊接路径的偏差，使得激光光斑可最大限度精确地沿实际焊缝扫描，从而辅助远距激光焊接专机完成高质量的焊接过程；

   6)：系统控制器获取状态就绪信号，判断状态一切无误后，输出信号触发激光源进行激光发射，激光光束(52)经激光光缆进行传输，扩束、准直、偏转、聚焦后，高能量密度激光光束聚焦工件待焊路径，通过远距激光焊专机内扫描振镜(57)快速偏转，完成工件焊接路径扫描与焊接作业；

   7)：焊接完成后，成组夹具(4)释放工件，并由托盘(61)将加工完的工件经输送线送出本工作站；

   8)：在焊接流程启动前，首先进行系统状态自检，判断工件是否装夹到位、引导激光光斑是否已经调节，如果就绪，进入后续流程，如果出现问题，则进行急停报警，同时整个系统停止运作，等待检修；在焊接流程启动后，如果遭遇非常状况，如激光源未发射激光，除了激光源自我诊断进行报警，整个系统也同时产生信号报警，同时急停；在系统急停并获检修、故障排除之后，进行系统的重置，使得系统回复到初始状态。
9. 根据权利要求8所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作方法，其特征在于：在工作过程中，夹具的工作方法如下，通过压缩空气驱动使得夹具机械部件进行一组工件的精确装夹、释放，通过夹具状态感应装置的传感器获取夹具动作到位与否信号，并将此信号传输至控制中心，作为后续逻辑控制的判断条件。
10. 根据权利要求8所述的基于振镜的电池盒激光高速扫描焊接系统的工作方法，其特征在于：所述远距激光焊专机(5)的工作方法如下：所述激光光束照射经光缆传输，历经扩束、准直，经二向色镜反射，到达X轴振镜，经其反射，到达Y轴振镜，反射后经F-theta镜聚焦后到达工件表面，通过X轴振镜和Y轴振镜偏转，实现对激光焦点的位置控制；

    工业相机镜头经观察反射光所获待焊接区域目标图像，经数字图像中值滤波，消除图像中的噪声信息，再经阈值分割算法，根据像素点灰度不连续，区分背景与物体前景，突出带焊接 路径，之后，根据图像边缘跟踪方法，计算实际待焊接路径的中间像素点，如此遍历整个封闭焊接路径，得到激光光斑将要实际进行扫描的焊缝路径；以所获该实际焊接路径为准，使得激光光斑预设扫描路径与实际工件待焊接路径的偏差得到补偿。

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