专利名称：金属化光纤传感器的激光多点自动焊封方法及焊接装置的制作方法
^化光纤传 的 多点自动焊封;^4^f^S
S^领域本发明涉^M化光纤及其传自的固定封^^法，特别是针对野外作业设i十了方
便的便携设备2U:X^法，可M:激光自动^^S化形千的多点焊接。
背景^^M化jtl千传/iMr^fM顿在各种测量领域，可以对M、变形等参,储
密测量。1aj^在测量中，要求鍋化光纤传離自身与被测量物体紧密魏，且不能有相对位移。
传统的固定方法广S^ffl膨i^占合或电焊的方法，这种方法不仅技术落后，而且固定效果差，受 外界环織像也很大，不便于携带，《默隹保鹏外环镜下的长舰靠工作。
发明内容本发明的目的，^J^方法中不足，,一种可在室内，外进行便携操作的金
属化光纤传^ :光多点自动焊^S^接:^法。
本发明皿的^M化，千的焯接方,次包括
第一、将需要焊接的^Ji化形千传s^m^^用，的^^s^x作台，的卡具
上，如果光乡f^面没有鍋涂层，需要在鶴的碟表面待焊^S涂,膏；
第二、将需要焊接的^ea^卜部输入设备输A^DSP控制系统； 第三、Dsp系^^制伺服电机翻平移厕雄工作台，将需要焊接的焊点^sa于激光焦点 隨，雜照灘设定的离焦量离焦；
第四、CCD监测工件到达指定^B后，DSP控制激光離照需要发出一个激^E冲，誠
一个焊点的焊接；
第五、通过第三、第四步的循环，^st^ja化光纤传s^的焊接。
^NM131CCD进行定位并鹏，如有錢條鹏点不良自动进行补焊。
一种实su^接方法的激光自动焊^a，包括
*激光器用于产生需要进行焊接用的激光；
*扩束镜将激光器发出的光空间，，，直径M， JBt激光的发散角; 45度反l^镜多介质膜反射镜，用于将7jC平方向的激光^J垂直方向；*聚焦衞光学聚焦镜，用于将激棘会聚，增大糊率密度； 伺服机称翻工件进脉平移动^m
CCD i^^统由成像鹏和CCD纟贼，位于聚焦^h方，用于定位和^h焊翻程 及结果的鹏
DSP控制,该^t，^i十穀，制卡上，该m^ia3个接口分别与激光器、伺月艮 电柳CCDU^繊fim用于鹏前设定好的焊^S转换为数雜号分别输入 给伺服电柳m^器，使二者配合完鹏^a程，并MCCD时^1S制。
*携带式电源舰可携带式电鹏实m^齡设备的供电。
风冷系统^ta^ia散热片和M^进行糊，取代了传统的MzK循环系统。 *固定或，:i^:用于固定M^接的^S化光纤传^1。
本发明的优点和积 :本发明提出了一种，化光纤传感器的新型激光多点自动焊接方
法及皿。M统取代了传统的^JS化光纤自动焊接工艺，不，掛 娥好，可靠性高，而皿 个系敏DSP鹏制下，可自动实现多点自动鹏接，可超内^^漲作，fe^l高了鍋化
光纤的制作和维修效率。激光器、动态聚焦系^S扫描IS^且的控制完^iaDSP自动誠，操
作者只需^^frtr入焊点的空间健即可，实现了焊^31程自动化，使得操作过程简便、'赚、 可操作性强'斷氐了x^作M业知识的要求。
图1 ^S化形千传SW^自动焊^S3m图； 图2是激光焊接系^^制離图； 图3是3^千传ii^顶W^熔穿点焊^S^图； 图4是光纤传S^侧面激光点焊^S禱图； 图5 ;i^S化3^，面激^Jf^a示意图。
图中，1、激光器，2、扩束镜，3、 CCD1^^统，4、 45度蹄镜，5、聚焦镜，6、焊接工 装，7、鹏伺服机构，8、平綱,。
5如图1 ^，本发明提供的激光自动焊皿置，包括 激光器l:用于产生需要进行焊接用的激光；
*扩束镜2:将激光器发出的光空间，，皿直径 :, jBt激光的发散角；
* 45度Slf镜4:多介皿g镜，用于将水平方向的激光变为垂fi^向； *聚焦镜5:光学聚焦镜，用于将激舰会聚，增大期率密度；
舰伺月艮电机 旋转伺服机构7和平移伺服机构8, ^X件进行7JC平移动^5維；
* CCD]^^统3:由成像)t^和CCD乡賊，位于聚焦^J:方，用于定位和^h焊^ia 及结果的鹏；
參DSP^S制m:该徵^&^if^tjlfi制卡上，该禾势^3i3个接口分别与激光器、伺月艮
电禾，ccDi^^^sfi^接，用于^itii前设定好的焊^a转换为数^号分别输入
给伺服电柳激光器，使二者配合^^微程，并舰ccD时^re制。
*携带式电源M可携带式电M实s^r齡设备的供电。
风冷系统^Niaaa散热片和,进行,，取代了传统的7細7jC循环系统。
*固定或，xfe用于固定te)f接的^l化光纤传感器。
如图i^， ^yf接^^千传^^^g在焊接x^feS6;将需要焊接的^sMJ^卜wr入
设备输A^DSP控制系统；DSP系^S制伺月艮电机胸平移伺服机构8繊转伺服机构7，将光 纤传繊移动至需要焊接的健；CCD监测工件到鹏定^gJg， DSP控制舰器1按照需要发 出一个激Mc冲，誠一个焊点的焊接；DSP控制伺月艮电柳每^^千传^^移动至其余需要焊接的 feS4行焊接，赶^S^M化形千传繊的焊接。
DSP控制令激光器1发出脉冲激光，AW束镜2，用以JBt皿空间发散角；再入射到45
6度皿镜4，将水平激光HM成为垂直激光；,^3i聚焦镜5聚焦到Wf接的物体表面，根据具 体焊^lfcia行离焦焊接。其中CCD3的作用;iffl3l^像系^a行加工割牛的定位，并5J^旨
加:d1程和加工结魏行观测。^Ml程的控制^iiDSP誠的，具体鹏制框图如图2际。 焊接方法可以分为两种，分别是图3中^的光纤传^l顶部皿溶穿点焊方式和图4
的光纤传^H厕激光点焊方式。这两种^4^别采用不同的离焦量和激光功率密度以^t纤
传感器的固定。其中图3所示的顶部激光熔穿焊接离焦量在2毫米左右，激光功率密度可达 10^V/cm气而图4所示的侧面激光点焊方式离焦量则在4 5毫米左右,激光的功率密度则在 10"W/cm2 10W左右。鹏作中，首先a^卜围输入设备输入焊点隨，DSP控制微在接收 焊点^g^，分别对平斷司月孫统、旋转伺月踩娜激光織出控制信号，使其按照设计方魏 行加工，并勒BlDl^中MiiCCD时时m，出现问题及时反DSP控制^t规fi^整。 实施例3:鍋化微的表面焊接
图5 ^^M化^i様面激，^a^意图，如果5^，面没有^a涂层^由于^M 化光乡様面鍋层太薄，用激^s接焊接的话^t^损坏。在这种情况下首先需要在光乡様面需 要焊接的隨涂,膏。然后如实例i中戶标的激光出射和控制方法，将激光离焦照谢在需要焊 接的位置，由于吸收了激光的倉遣，涂敷^fe属化光乡様面的焊膏fflii升m性，,成固m 属，使得鍋化5^千与其/sj^接在i。
权利要求
1、一种金属化光纤传感器的激光多点自动焊接方法，其特征是该方法依次包括第一、将需要焊接的金属化光纤传感器通过工装或采用手持的方式放置在工作台上放置的卡具上；对于没有金属涂层的金属化光纤传感器的光纤表面，需要在裸露的待焊接位置涂敷焊膏；第二、将需要焊接的位置通过外部输入设备输入给DSP控制系统；第三、DSP系统控制伺服电机带动平移及旋转工作台，将需要焊接的焊点位置置于激光焦点位置，并按照系统设定的离焦量进行离焦；第四、CCD监测工件到达指定位置后，DSP控制激光器按照需要发出一个激光脉冲，完成一个焊点的焊接；第五、通过第三、第四步的循环，完成整个金属化光纤传感器的焊接。
2、 根据权利要求i皿的方法，，征在于，^^fc^千的焊^M:激光，，并SiiDSP控制实现多焊点多^g的自动焊接。
3、 鹏权利要求1或2臓的方法，辦征在"M31DSP控制伺月艮电机糊工件运动至指 定健！雜制激光器发tB—个激舰冲，并舰CCD进行鹏焊点^g^蔬焊掛青况，如有 不良焊点则自动进行补焊。
4、 一种实^^利要求lBff^f接方法的激光多点自动焊^g，，征是该^a包括 :器用于产生需要进行焊接用的激光；扩束镜将^:光器发出的光空间,，，直径 ， JBt激光的发散角； 45度反射镜多介皿皿镜，用于将水平方向的激光^J垂直方向； 聚焦衞光学聚焦镜，用于将激棘会聚，增大糊率密度；伺服机称胸工件进份Jc平移动^mCCD ^S^统由成像^li&和CCD舰，位于聚焦MJl方，用于定位和S^焊^i舰结 果的鹏；DSP控帝,该徵她B+i^制卡上，该^ 13个接口分别与激光器、伺月艮电机 和CCD1^5^^Sfi^接，用于)l^l前设定好的焊^a转换为数^ft号分别输A^伺服电丰朋口激光器，使二者配合^l微程，并舰CCD时雌制； 固定或^^I^:用于固定^^接的^化光纤传《0 5、根据权利要求4皿的激光多点自动焊^g，，征是该^S3S包括 携带式电源M可携带式电、M实W"旨设备的供电；
5.风冷系统^H1S131散热片和鹏进行糊，取代了传统的柳K循环系统。
全文摘要
一种金属化光纤传感器的新型激光多点自动焊接方法及焊接装置。焊接方法是激光器发出的水平方向的激光先入射扩束系统，然后通过45度反射镜变为垂直方向，并通过聚焦镜聚焦；被焊接的金属化光纤传感器在2个伺服电机的带动下实现水平移动和旋转，当需要焊接的位置移动到激光焦点位置时，DSP控制系统控制激光器发出一个脉冲，完成一个焊点；如此往复，直至完成所有焊点。整个过程通过CCD检测，遇到位置偏差或焊点不良，均可以反馈给DSP系统进行补焊。该焊接系统取代了传统的金属化光纤焊接工艺，不仅焊接效果好，可靠性高，而且整个系统在DSP的控制下，自动实现多点焊接，可在室内或室外操作，大大提高了金属化光纤的制作和维修效率。
文档编号B23K26/00GK101502916SQ20091006801
公开日2009年8月12日 申请日期2009年3月4日 优先权日2009年3月4日
发明者刘铁根, 萌 王 申请人:天津大学