一种用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法与流程

本发明涉及激光焊接领域，尤其涉及一种用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法。

背景技术：

激光焊接是以高功率聚焦激光束作为热源来熔化材料从而形成焊接接头，是一种高精度、高效率的焊接方法。它是通过将激光束直接照射到材料表面，通过激光与材料相互作用，使材料熔融并连接形成优良焊接接头的工艺过程，可用于组件金属外壳的气密性封装，实现组件密封并防止杂质进入，焊接的同时还在封装内装入高质量的惰性气体，有高度可靠的密封性和高良品率。相对于传统的焊方法，激光焊接具有局部微小加热范围、热压力小、可以适用于异形工件的焊接等特点，目前很多器件厂家开始采用激光焊接作为微波组件的封装方法。

在传统的激光焊接方案中，激光头聚焦工件主要采用人工聚焦的方式，首先测量工件的高度，然后根据工件高度粗调激光头位置，最后依靠同轴ccd软件以肉眼方式找到聚焦点。这种方法适用于焊接数量少、效率要求不高的场合，而且这种人工聚焦方式由于聚焦点找不精确，容易造成焊接过程中工件熔深变化，影响焊接质量，甚至引起工件焊接过程中出现裂纹或是密封不严等现象。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种操作方便、聚焦精度高、可提升焊接质量的用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法，包括以下步骤：

s1定位工件：在工件台上方设置激光测距仪，将工件置于工件台的激光头下方，同时保证工件不出现在激光测距仪下方；

s2触发激光测距仪测量获取工件台与激光测距仪之间的距离h1；

s3保持激光测距仪的高度不变，移动工件台带动工件运动至激光测距仪下方，触发激光测距仪测量获取工件与激光测距仪之间的距离h2；

s4计算工件的高度h3：由s3和s2测量的差值计算出工件的高度h3；

s5调节激光头的高度h4：沿垂直z轴上下移动激光头，保证激光头与工件台之间的距离h4为激光聚集镜的焦距d和工件高度h3之和；

s6移动工件台使工件回到激光头下方，此时激光头的焦点位于工件表面。

作为上述技术方案的进一步改进：

s1中将激光测距仪安装于激光头上，且保持激光测距仪与激光头相对位置固定。

s2和s3中触发激光测距仪测距时，待数据稳定后读取测量值。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明公开的用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法，在工件台上方设置激光测距仪，通过激光测距仪先后测出工件台、工件与激光测距仪之间的距离，根据两者之间的差值计算得出工件的高度，再根据工件的高度和激光头聚焦镜的焦距调节激光头与工件台之间的距离，激光头高度调节完成之后，当工件回到激光头下方时，激光头的焦点准确地落在工件上，该方法操作简单，自动化程度高，能够有效地提高聚焦精度，进而可提升激光焊接的质量。

附图说明

图1是本发明用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法的流程图。

图2是本发明在具体应用实例中的结构示意图。

图中各标号表示：1、工件；2、工件台；3、激光测距仪；4、激光头；5、垂直z轴。

具体实施方式

以下结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1和图2所示，本实施例的用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法，包括以下步骤：

s1定位工件1：在工件台2上方设置激光测距仪3，将工件1置于工件台2的激光头4下方，同时保证工件1不出现在激光测距仪3下方；

s2触发激光测距仪3测量获取工件台2与激光测距仪3之间的距离h1；

s3保持激光测距仪3的高度不变，移动工件台2带动工件1运动至激光测距仪3下方，触发激光测距仪3测量获取工件1与激光测距仪3之间的距离h2；

s4计算工件1的高度h3：由s3和s2测量的差值计算出工件1的高度h3；

s5调节激光头4的高度h4：沿垂直z轴5上下移动激光头4，保证激光头4与工件台2之间的距离h4为激光聚集镜的焦距d和工件1高度h3之和；其中激光聚集镜的焦距d为已知值，根据使用的激光头4的规格、型号的不同而有所变化，工件台2为常规结构，通常设置为可沿x轴、y轴方向移动。

s6移动工件台2使工件1回到激光头4下方，此时激光头4的焦点位于工件1表面。本实施例中工件1为长方体，为激光头4的焦点落于工件1的上表面，工件1与激光测距仪3之间距离的测量基准同样为工件1的上表面。

本发明用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法，在工件台2上方设置激光测距仪3，通过激光测距仪3先后测出工件台2、工件1与激光测距仪3之间的距离，根据两者之间的差值计算得出工件1的高度，再根据工件1的高度和激光头4聚焦镜的焦距调节激光头4与工件台2之间的距离，激光头4高度调节完成之后，当工件1回到激光头4下方时，激光头4的焦点准确地落在工件1上，该方法操作简单，自动化程度高，能够有效地提高聚焦精度，进而可提升激光焊接的质量。

作为进一步优选的技术方案，本实施例中，s1中将激光测距仪3安装于激光头4上，且保持激光测距仪3与激光头4相对位置固定，进而可保证s3中，激光测距仪3的高度不变，保证测量结果的准确性。

作为进一步优选的技术方案，s2和s3中触发激光测距仪3测距时，待数据稳定后读取测量值，保证激光测距仪3读数准确，保证测量结果的准确性。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围的情况下，都可利用上述揭示的技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。

技术特征：

技术总结
一种用于激光焊接的激光头自动聚焦工件的方法，包括步骤：S1在工件台上方设置激光测距仪，将工件置于工件台的激光头下方，同时保证工件不出现在激光测距仪下方；S2触发激光测距仪测量获取工件台与激光测距仪之间的距离H1；S3保持激光测距仪的高度不变，使工件运动至激光测距仪下方，触发激光测距仪测量获取工件与激光测距仪之间的距离H2；S4计算工件的高度H3；S5调节激光头的高度H4，保证激光头与工件台之间的距离H4为激光聚焦镜的焦距d和工件高度H3之和；S6使工件回到激光头下方，此时激光头的焦点位于工件表面。本发明具有操作简单，自动化程度高，能够有效地提高聚焦精度，可提升激光焊接质量等优点。

技术研发人员：何永平;邓斌;周水清;杨金;赵瓛
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第四十八研究所
技术研发日：2017.06.29
技术公布日：2017.09.08