本发明涉及焊接电热元件加工技术领域，尤其是一种电热元件激光智能生产系统。
背景技术：
管状电热元件（简称电热管）是一种专门将电能转化为热能的电器元件。它是以金属管为外壳（包括不锈钢、紫铜管），沿管内中心轴向均布螺旋电热合金丝（镍铬、铁铬合金）其空隙填充压实具有良好绝缘导热性能的氧化镁砂，管口两端用硅胶密封，这种金属铠装电热元件可以加热空气，金属模具和各种液体。常见的电热管有翅片电热管、翅片电热管、翅片电热管、铁氟龙电热管、石英电热管等等。由于其价格便宜，使用方便，安装方便，无污染，被广泛使用在各种加热场合。
现有的管状电热元件的生产工艺是先生产电热管，然后依次对电热管进行加工、焊接、裁剪和组装工艺，每个工艺都采用独立的设备来完成，且各工艺设备主要是采用人工来完成，这就造成电热元件的生产成本高，生产效率低，且工人的劳动强度大。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：为了解决现有的管状电热元件的生产工艺每个工艺都采用独立的设备来完成，且各工艺设备主要是采用人工来完成，从而造成电热元件的生产成本高，生产效率低的问题，提供了一种电热元件激光智能生产系统，通过依次设置上料模块、电热管成型模块、第一激光缝焊模块、裁剪模块、组装模块和第二激光钎焊模块，并将上料模块、电热管成型模块、第一激光缝焊模块、裁剪模块、组装模块和第二激光钎焊模块与中央处理器模块信号连接，控制各模块根据工艺制作出电热元件，实现智能化控制，从而大大降低了人工成本，提高了生产效率。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电热元件激光智能生产系统，包括中央处理器模块，以及依次设置的
上料模块，所述上料模块用于带材的运输；
电热管成型模块，所述电热管成型模块用于将带材制作成为电热管；
第一激光缝焊模块，所述第一激光缝焊模块用于对电热管进行焊接和检测；
裁剪模块，所述裁剪模块用于将电热管定长切断；
组装模块，所述组装模块用于对电热管中置入电阻丝组件并加入绝缘粉末形成电热管组件；和
第二激光钎焊模块，所述第二激光钎焊模块用于将电阻丝组件与电热管焊接密封形成电热元件；
所述中央处理器模块分别与上料模块、电热管成型模块、第一激光缝焊模块、裁剪模块、组装模块和第二激光钎焊模块信号连接。
具体地，还包括电热元件成品激光连接模块，所述电热元件成品激光连接模块用于将电热元件与电路板以及外壳连接；和
电热元件成品激光连接模块，所述电热元件成品激光连接模块用于将电热元件、电路板和外壳激光焊接形成电热组件成品；
所述中央处理器模块分别与电热元件成品激光连接模块和电热元件成品激光连接模块信号连接。
具体地，所述电热元件成品激光连接模块包括电热元件封装单元、电热元件测漏单元和电热元件清洗钝化单元，所述中央处理器模块分别与电热元件封装单元、电热元件测漏单元和电热元件清洗钝化单元信号连接；
所述电热元件成品激光连接模块包括电热元件定位单元、电热元件焊缝跟踪单元和电热元件激光焊接单元，所述中央处理器模块分别与电热元件定位单元、电热元件焊缝跟踪单元和电热元件激光焊接单元信号连接。
进一步地，还包括成品检测与分选模块，所述成品检测与分选模块用于检测电热组件成品，所述中央处理器模块与成品检测与分选模块信号连接。
进一步地，所述成品检测与分选模块包括用于检测电热组件成品是否变形的成品检测单元和第二机械手，所述第二机械手用于选择成品检测单元检测出的合格的电热组件成品；
所述中央处理器模块分别与成品检测单元和第二机械手信号连接。
进一步地，所述上料模块包括第一机械手、带材放卷单元和带材校平单元，所述中央处理器模块分别与第一机械手、带材放卷单元和带材校正单元信号连接。
进一步地，所述电热管成型模块包括将校平的带材卷制成电热管的电热管卷制成型单元和将卷制成的电热管校圆的电热管校圆单元，
所述中央处理器模块分别与电热管卷制成型单元和电热管校圆单元信号连接。
其中所述第一激光缝焊模块包括对电热管的焊缝进行跟踪定位的电热管焊缝跟踪定位单元、沿电热管焊缝跟踪定位单元跟踪定位的焊缝进行焊接的电热管激光焊接单元和对电热管焊接的质量进行检测并标记的电热管焊接质量检测单元；
所述中央处理器模块分别与电热管焊缝跟踪定位单元、电热管激光焊接单元和电热管焊接质量检测单元信号连接。
其中所述裁剪模块包括定长跟踪单元、定长裁剪单元和电热管毛边处理单元，所述定长跟踪单元用于将电热管焊接质量检测单元检测合格的电热管标记出设定的长度；所述定长裁剪单元用于将定长跟踪单元标记的长度进行裁剪；所述电热管毛边处理单元将定长裁剪单元裁剪的电热管去毛边；所述中央处理器模块分别与定长跟踪单元、定长裁剪单元和电热管毛边处理单元信号连接；
所述组装模块包括将电热管中置入电阻丝组件的电阻丝组件置入单元和将绝缘粉末加入电热管的填充粉末单元；
所述中央处理器模块分别与定长跟踪单元、定长裁剪单元、电热管毛边处理单元、电阻丝组件置入单元和填充粉末单元信号连接。
具体地，第二激光钎焊模块包括电热管组件焊缝跟踪定位单元、电热管组件激光钎焊单元和电热管组件焊接质量检测单元，所述电热管组件焊缝跟踪定位单元用于将电阻丝组件与电热管连接的焊缝进行跟踪定位，所述电热管组件激光钎焊单元沿电热管组件焊缝跟踪定位单元跟踪定位的焊缝进行焊接；所述电热管组件焊接质量检测单元用于对电热管组件激光钎焊单元焊接的电热管组件进行质量检测并挑选出合格的电热管组件，所述中央处理器模块分别与电热管组件焊缝跟踪定位单元、电热管组件激光钎焊单元和电热管组件焊接质量检测单元信号连接。
本发明的有益效果是：本发明提供了电热元件激光智能生产系统，通过依次设置上料模块、电热管成型模块、第一激光缝焊模块、裁剪模块、组装模块和第二激光钎焊模块，并将上料模块、电热管成型模块、第一激光缝焊模块、裁剪模块、组装模块和第二激光钎焊模块与中央处理器模块信号连接，控制各模块根据工艺制作出电热元件，实现智能化控制，从而大大降低了人工成本，提高了生产效率，且大大降低了工人的劳动强度；
采用激光焊接技术进行电热元件用电热管的焊接制造的焊接制造，有效降低电热元件电热管纵缝密封焊缝的缺陷，大大提高精密电热元件质量、一次产品合格率和安全可靠性；
采用激光钎焊技术进行电热元件用电热管组件的焊接制造，有效降低钎焊热源对电热管的热影响，防止钎焊热源对电热管的二次加热损伤，提高电热元件产品的质量稳定性；
采用激光焊接技术进行电热元件组件的连接制造，有效降低焊接热源对电热组件其他各部件的热影响，防止焊接热源对电热管各部件的二次加热损伤，提高电热元件产品的质量稳定性；
采用机械手制造生产线系统进行电热元件的自动化制造，实现电热元件自动上料成型、自动激光焊接、智能化的半成品检测和成品检测系统等，实现电热元件的全自动化制造生产，满足电热行业对电热元件使用精度和可靠性的要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的电热元件激光智能生产系统的系统图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
如图1所示，一种电热元件激光智能生产系统，包括中央处理器模块8，以及依次设置的上料模块1、电热管成型模块2、第一激光缝焊模块3、裁剪模块4、组装模块5和第二激光钎焊模块6，上料模块1，上料模块1用于带材的运输；电热管成型模块2，电热管成型模块2用于将带材制作成为电热管；第一激光缝焊模块3，第一激光缝焊模块3用于对电热管进行焊接和检测；裁剪模块4，裁剪模块4用于将电热管定长切断；组装模块5，组装模块5用于对电热管中置入电阻丝组件并加入绝缘粉末形成电热管组件；第二激光钎焊模块6，第二激光钎焊模块6用于将电阻丝组件与电热管焊接密封形成电热元件；中央处理器模块8分别与上料模块1、电热管成型模块2、第一激光缝焊模块3、裁剪模块4、组装模块5和第二激光钎焊模块6信号连接，中央处理器模块8分别控制上料模块1、电热管成型模块2、第一激光缝焊模块3、裁剪模块4、组装模块5和第二激光钎焊模块6进行。
在一种具体实施例中，还包括电热元件成品激光连接模块7和电热元件成品激光连接模块9，电热元件成品激光连接模块7用于将电热元件与电路板以及外壳连接；电热元件成品激光连接模块9用于将电热元件、电路板和外壳激光焊接形成电热组件成品；中央处理器模块8分别与电热元件成品激光连接模块7和电热元件成品激光连接模块9信号连接。
其中电热元件成品激光连接模块7包括电热元件封装单元、电热元件测漏单元和电热元件清洗钝化单元，中央处理器模块8分别与电热元件封装单元、电热元件测漏单元和电热元件清洗钝化单元信号连接；电热元件成品激光连接模块9包括电热元件定位单元、电热元件焊缝跟踪单元和电热元件激光焊接单元，中央处理器模块8分别与电热元件定位单元、电热元件焊缝跟踪单元和电热元件激光焊接单元信号连接。
在一种具体实施例中，还包括成品检测与分选模块10，成品检测与分选模块10用于检测电热组件成品，中央处理器模块8与成品检测与分选模块10信号连接。
其中成品检测与分选模块10包括用于检测电热组件成品是否变形的成品检测单元和第二机械手，第二机械手用于选择成品检测单元检测出的合格的电热组件成品；中央处理器模块8分别与成品检测单元和第二机械手信号连接。
在一种具体实施例中，上料模块1包括第一机械手、带材放卷单元和带材校平单元，中央处理器模块8分别与第一机械手、带材放卷单元和带材校正单元信号连接。
其中电热管成型模块2包括将校平的带材卷制成电热管的电热管卷制成型单元和将卷制成的电热管校圆的电热管校圆单元，中央处理器模块8分别与电热管卷制成型单元和电热管校圆单元信号连接。
作为优选，第一激光缝焊模块3包括对电热管的焊缝进行跟踪定位的电热管焊缝跟踪定位单元、沿电热管焊缝跟踪定位单元跟踪定位的焊缝进行焊接的电热管激光焊接单元和对电热管焊接的质量进行检测并标记的电热管焊接质量检测单元；中央处理器模块8分别与电热管焊缝跟踪定位单元、电热管激光焊接单元和电热管焊接质量检测单元信号连接。
作为优选，裁剪模块4包括定长跟踪单元、定长裁剪单元和电热管毛边处理单元，定长跟踪单元用于将电热管焊接质量检测单元检测合格的电热管标记出设定的长度；定长裁剪单元用于将定长跟踪单元标记的长度进行裁剪；电热管毛边处理单元将定长裁剪单元裁剪的电热管去毛边；中央处理器模块8分别与定长跟踪单元、定长裁剪单元和电热管毛边处理单元信号连接；组装模块5包括将电热管中置入电阻丝组件的电阻丝组件置入单元和将绝缘粉末加入电热管的填充粉末单元；中央处理器模块8分别与定长跟踪单元、定长裁剪单元、电热管毛边处理单元、电阻丝组件置入单元和填充粉末单元信号连接。
在一种具体实施例中，第二激光钎焊模块6包括电热管组件焊缝跟踪定位单元、电热管组件激光钎焊单元和电热管组件焊接质量检测单元，电热管组件焊缝跟踪定位单元用于将电阻丝组件与电热管连接的焊缝进行跟踪定位，电热管组件激光钎焊单元沿电热管组件焊缝跟踪定位单元跟踪定位的焊缝进行焊接；电热管组件焊接质量检测单元用于对电热管组件激光钎焊单元焊接的电热管组件进行质量检测并挑选出合格的电热管组件，中央处理器模块8分别与电热管组件焊缝跟踪定位单元、电热管组件激光钎焊单元和电热管组件焊接质量检测单元信号连接。
本专利将利用激光焊接技术进行电热元件用电热管的焊接制造，解决电热管纵缝密封焊缝钨极氩弧焊接效率不高、焊缝质量稳定性较低的难题。采用激光加工技术进行电热元件的焊接制造，可有效降低焊接缺陷，大大提高电热元件的可靠性。
典型电热元件电热管纵缝密封焊缝壁厚只有0.8mm，直径10mm左右，传统焊接工艺采用钨极氩弧焊，电热管纵缝密封焊缝氩弧焊时，产生电弧的钨电极处于持续烧损状态中，钨电极端部的不断烧损使尖锐电极端部的直径增大并钝化成球状，发射电子或正离子的电弧斑点易于在球形表面游动，又进一步影响到电弧的稳定燃烧，从而影响到焊缝质量的稳定。当钨电极烧损到一定程度时，必须停止焊接更换钨电极，更换新的钨电极后再重新引燃电弧进行焊接的过程，不但大大影响生产的持续性，最关键的是熄弧过程和引弧过程对焊接质量稳定性的影响。采用激光焊接后，由于激光从激光器发出后可以持续存在，激光能量也是恒定不变的，因此，电热管不但可以进行不间断的持续焊接生产，而且焊接稳定性和可靠性非常好，生产质量和效率同时得到大大提高。电热元件用电热管纵缝的激光密封焊接装备包括激光光源一台、激光焊枪一把、激光传输光纤及接口一套、夹持激光焊枪的机器人一台和焊接参数编程与控制器一台，这些设备与部件共同构成的激光焊接单元模块，与原料上料成型单元模块共同实现电热元件用电热管的成型与纵缝的激光密封焊接。开发的激光焊接工艺参数包括激光能量、焦点位置、激光倾角、焊接速度等均可调节，以适用于不同壁厚不同管径的电热管柔性焊接的需求。
本专利将利用激光钎焊技术进行电热元件用电热盘管的焊接制造，达到降低电热管变形等缺陷，提高电热元件质量稳定性的目的。采用激光钎焊技术进行电热元件用电热盘管的焊接制造，可有效降低钎焊热源对电热管的热影响，防止钎焊热源对电热管的二次加热损伤，提高电热元件产品的质量稳定性。
典型电热元件电热盘管采用焊接后的电热管盘圆卷制而成，壁厚0.8mm，直径10mm左右的电热管存在一条纵向的密封焊缝，焊接使电热管密封焊缝及其近缝区的焊接热影响区的强度和硬度提高、塑性和韧性降低。当电热管进行盘圆加工时，又会产生加工硬化现象，使电热管的强度和硬度再一次提高、而塑性和韧性进一步降低。电热管盘传统钎焊工艺是采用火焰钎焊，钎焊时火焰加热面宽大，火焰内焰作用于钎料和钎焊焊缝，但火焰外延甚至中焰均作用于整个盘管的其他非钎焊区域，因此，火焰加热钎焊对整个盘管造成热影响，容易诱发电热管变形、密封焊缝开裂等缺陷。不仅如此，火焰钎焊采用内焰进行加热，对操作人员的技术要求非常高，如果操作人员不熟练，非常易于将内焰加热于其他非钎焊部位，从而熔坏电热盘管而产生废品。火焰钎焊只能采用人工操作，不但大大影响生产的持续性，最关键的是人工操作过程对焊接质量稳定性的影响。采用激光钎焊后，由于激光光斑很小、激光定位准确、能量恒定、加热面可控，因此，电热盘管的激光钎焊不但可以进行不间断的持续焊接生产，而且钎焊稳定性和可靠性非常好，生产质量和效率可大大提高。电热元件用电热盘管的激光钎焊装备包括脉冲激光光源一台、激光焊枪一把、激光传输光纤及接口一套、夹持激光焊枪的机器人一台和焊接参数编程与控制器一台，这些设备与部件共同构成激光钎焊单元模块，与盘圆成型及电热盘管部件组装固定单元模块共同实现电热元件用电热盘管的成型与部件的激光钎焊系统。开发的激光钎焊工艺参数包括激光能量、激光脉冲时间、脉冲频率、焦点位置、激光倾角、焊接速度等均可调节，以适用于不同壁厚不同管径的电热盘管柔性钎焊的需求。
本专利利用激光焊接技术进行电热元件组件的连接，达到降低弧焊焊接热循环影响，提高连接性和效率的目的。采用激光焊接技术进行电热元件组件的连接制造，可有效降低其他焊接热源对电热组件各部件的热影响，防止焊接热源对电热管各部件的二次加热损伤，提高电热元件产品的质量稳定性。
典型电热元件组件连接采用氩弧焊，也有采用激光单机焊接的设备。氩弧焊时，电弧作用面较大，电弧对其他非连接部位的加热易于导致电热管的损伤。另外就是对于操作人员技术要求高，操作不当时，电弧易于在非焊接部位引弧而导致电热元件组件的整体报废。另外，产生电弧的钨电极处于持续烧损状态中，钨电极端部的不断烧损使尖锐电极端部的直径增大并钝化成球状，发射电子或正离子的电弧斑点易于在球形表面游动，又进一步影响到电弧的稳定燃烧，从而影响到焊缝质量的稳定。当钨电极烧损到一定程度时，必须更换钨电极，影响生产的持续性。采用激光焊接后，由于激光定位准确、激光光斑很小、能量恒定、加热位置可控，因此，可大大提高焊接稳定性和可靠性，生产质量和效率可大大提高。目前单机激光焊接设备没有定位与检测功能，需要人工放置工件和检测，因此，焊接质量和速度收到影响。拟开发的电热元件组件的激光焊接装备包括脉冲激光光源一台、激光焊枪一把、激光传输光纤及接口一套、夹持激光焊枪的机器人一台和焊接参数编程与控制器一台，这些设备与部件共同构成电热元件组件激光连接单元模块，与电热元件组件组装、定位和检测单元模块共同实现电热元件组件的组装与激光连接系统。开发的激光焊接工艺参数包括激光能量、激光脉冲时间、脉冲频率、焦点位置、激光倾角、焊接速度等均可调节，以适用于电热元件组件柔性连接的需求。
本专利研发的基于激光加工技术的智能生产线拟采用机器视觉系统检测光电热元件的加工质量，根据提取的电热元件的特征缺陷，编写相应的缺陷识别算法，对缺陷进行模式识别，实现电热元件加工缺陷的快速、准确识别。整条电热元件智能化生产流水线包括电热管密封焊缝激光焊接系统、电热元件用电热盘管的激光钎焊系统、电热元件组件的激光连接系统、机械系统、电路系统、机器视觉系统、废品收集系统及控制软件系统等，通过设计研究光机电集成技术，协同匹配生产线的软、硬件系统，实现电热元件的快速、精准加工。
国内外同类产品的水平比较，本项目研发的系统与国内半自动设备主要指标对比如下表所示：
本专利围绕激光焊接合理划分与集成生产工艺，利用激光加工系统、可编程控制器（plc）结合气动传动系统、机器视觉与传感技术、机械手技术及计算机集成控制系统来实现电热元件自动上料、成型制备、激光缝焊、电热套管裁剪切割、半成品检测与分选、电热管单元组装、电热管单元激光钎焊加工、电热元件成品组装、电热元件成品激光连接、成品检测与分选、成品自动包装等单元模块，实现电热元件的成品自动化生产，满足企业生产需要。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。