激光焊接系统及方法与流程

本发明涉及激光焊接技术领域，特别是涉及一种激光焊接系统及方法。

背景技术：

矩形门板的制造流程大致为：将一组特制的、几何结构相同的方形碳钢板片相对折弯并反向叠合，再对叠合后形成的门缝进行焊接。每一扇矩形碳钢门板设置有长度不等的合页、形状不一的门锁，而合页、门锁处不需要焊接，导致焊接轨迹不连续，常规的焊接方式是用夹具将门板夹紧，手动示教合页和门锁的位置再进行焊接。

由于门板上间隔设置的合页、门锁的位置长度不一，手动示教存在效率低、且示教位置不精准等缺陷。此外，若焊接头未及时避开门锁或合页所在区域，出现漏光，会导致门板内防火填充物烧毁而出现不安全状况，并且合页、门锁处产生多余的焊痕，使得门板焊接后期处理存在困难。

技术实现要素：

基于此，有必要针对手动示教导致焊接不精准的问题，提供一种激光焊接系统及方法。

一种激光焊接系统，用于对门板进行焊接，所述门板包括待焊接区域和非焊接区域，包括激光焊接头、运动组件及激光位移传感器，所述运动组件用于带动所述激光焊接头运动以对所述门板进行焊接，所述激光位移传感器和所述激光焊接头沿x轴方向依次设于所述运动组件，所述激光位移传感器用于检测到所述门板的距离x并将x与设定值a进行比较，以控制所述激光焊接头的出光状态，其中，所述设定值a为所述激光位移传感器到所述门板的待焊接区域的距离。

门板上设置合页和门锁的位置为非焊接区域，其他位置为待焊接区域，激光位移传感器到非焊接区域的距离与激光位移传感器到待焊接区域的距离不同。上述激光焊接系统，通过激光位移传感器测量出到门板间的距离x，当x等于设定值a时，控制系统可以判断出门板上正对激光位移传感器的区域为待焊接区域，控制激光焊接头运行距离d后出射激光，d是激光位移传感器和激光焊接头的间隔；反之，激光焊接头停止出光，实现了对门板上非焊接区域的自动避让。采用该激光焊接方法获得的门板能够形成连续、饱满的焊缝，焊接品质稳定。

在其中一个实施例中，所述激光位移传感器包括激光器、柱面物镜、2dernostar物镜、感光元件及信号处理器，所述激光器发出的激光透过所述柱面物镜并在所述门板上发生反射，反射光透过所述2dernostar物镜被所述感光元件接收，所述信号处理器将所述感光元件接收到的光信号转换为电压值，并判断所述电压值是否位于设定电压范围内。

在其中一个实施例中，所述激光器发射出的激光波长为405nm。

在其中一个实施例中，所述激光焊接系统还包括机架，所述运动组件包括x轴线性模组、y轴线性模组和z轴线性模组，所述x轴线性模组滑动设于所述机架，所述y轴线性模组设于所述x轴线性模组，所述z轴线性模组设于所述y轴线性模组，所述激光焊接头和所述激光位移传感器设于所述z轴线性模组。

在其中一个实施例中，所述激光焊接头和所述激光位移传感器之间设有连接板。

在其中一个实施例中，所述激光焊接系统还包括遮光板，所述遮光板设于所述激光焊接头和所述激光位移传感器之间。

一种所述激光焊接系统的焊接方法，包括以下步骤：

激光位移传感器和激光焊接头沿x轴方向运动；

激光位移传感器测量出到所述门板的距离为x：

当x等于设定值a时，所述激光焊接头运行距离d后发射激光；

当x大于或小于设定值a时，所述激光焊接头运行距离d后停止出光，其中，所述激光位移传感器和所述激光焊接头的间距为d。

在其中一个实施例中，所述激光位移传感器包括激光器、柱面物镜、2dernostar物镜、感光元件及信号处理器，所述激光位移传感器测量出与所述门板的距离为x：当x等于设定值a时，所述激光焊接头运行距离d后发射激光；当x大于或小于设定值a时，所述激光焊接头运行距离d后停止出光的步骤具体为：

所述激光器发出的激光经由所述柱面物镜扩大为条状激光束；

所述条状激光束在所述门板上发生漫反射，反射光透过所述2dernostar物镜被所述感光元件接收；

所述信号处理器将所述感光元件接收到的光信号转换为电压值：当所述电压值在(-x1，x1)范围内，所述激光焊接头运行距离d后发射激光；当所述电压值不在(-x1，x1)范围内，所述激光焊接头运行距离d后停止出光。

在其中一个实施例中，所述激光焊接头的功率为2000w。

在其中一个实施例中，所述激光焊接头的焊接速度为8m/min-10m/min。

附图说明

图1为门板的结构示意图；

图2为一实施例中激光焊接系统的结构示意图；

图3为图2中a处的放大图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施方式。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“内”、“外”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

请参阅图1，一种激光焊接系统，用于对门板200进行焊接，门板200包括待焊接区域210和非焊接区域220，具体的，门板200上设置合页或门锁的位置为非焊接区域220，其他位置为待焊接区域210，非焊接区域220和待焊接区域210位于不同平面。

请参阅图2和图3，激光焊接系统100包括激光焊接头10、运动组件20及激光位移传感器30，运动组件20用于带动激光焊接头10运动以对门板200进行焊接，激光位移传感器30和激光焊接头10在运动组件20沿x轴前进方向依次设置，且激光位移传感器30和激光焊接头10的间距为d，激光位移传感器30能够检测到门板200的距离x，当x等于设定值a时，激光焊接头10运行距离d后发射激光，当x大于或小于设定值a时，激光焊接头10运行距离d后停止出光，其中，设定值a为激光位移传感器30到门板200的待焊接区域的距离。

通过激光位移传感器30测量出到门板200的距离x，当x等于设定值a时，可以判断出门板200上正对激光位移传感器30的区域为待焊接区域，激光位移传感器30将信号传递至控制系统，从而控制激光焊接头10运行距离d后出射激光；反之，激光焊接头10停止出光。该激光焊接系统100实现了对门板200上非焊接区域220的自动避让，防止焊接过程中激光焊接头10运动至合页或门锁所在区域时继续出光而点燃门板200内的防火材料。该激光焊接系统100能够在门板200上形成连续、饱满的焊缝，且焊接品质稳定。

需要说明的是，距离d指的是激光位移传感器30的检测光轴中心与激光焊接头10的焊接焦点之间的距离。

激光位移传感器30包括激光器、柱面物镜、2dernostar物镜、感光元件及信号处理器，激光器发出的激光经由柱面物镜扩大为条状激光束，条状激光束在门板200上发生漫反射，由门板200反射的激光透过2dernostar物镜被感光元件接收，信号处理器将感光元件接收到的光信号转换为电压值，并判断电压值是否位于设定电压范围内。在一实施例中，设定电压范围为-2v到+2v，当电压值在该范围内时，可知激光位移传感器30正对待焊接区域210，信号处理器将信号传递至控制系统，控制激光焊接头10运行距离d后出光。

2dernostar即诺斯塔物镜，是一种大光圈且可以在光线较差情况下使用的镜头。利用2dernostar物镜将激光聚焦，从而在感光元件上清晰成像。感光元件可为ccd(chargecoupleddevice，电荷耦合元件)图像传感器或cmos(complementarymetal-oxidesemiconductor，金属氧化物半导体元件)图像传感器。

激光器发射出的激光波长为405nm。波长为405nm的激光的成像光束更惊喜，测量精度更高。

请参阅图3，激光焊接系统100还包括机架40，运动组件20包括x轴线性模组21、y轴线性模组22和z轴线性模组23，x轴线性模组21滑动设于机架40，y轴线性模组22设于x轴线性模组21，z轴线性模组23设于y轴线,模组22，激光焊接头10和激光位移传感器30设于z轴线性模组23。

y轴线性模组22和z轴线性模组23用于调整激光焊接头10与门板200的相对位置，例如，y轴线性模组22能够调节激光焊接头10的焦点形成与门板200表面，z轴线性模组23调节激光焊接头10的高度使得激光焊接头10发射的激光能够照射到门缝上。机架40上设有导轨41，x轴线性模组21包括滑座211和电机212，电机212能够带动滑座211沿导轨41运动。y轴线性模组22和z轴线性膜组与x轴线性模组21结构相似，在此不再赘述。

激光焊接头10和激光位移传感器30之间设有连接板31，确保在焊接过程中激光焊接头10和激光位移传感器30的间距保持不变，有利于提高测量精度。

激光焊接系统100还包括设于激光焊接头10和激光位移传感器30之间的遮光板50，防止激光焊接头10发射出的激光对激光位移传感器30造成干扰。

一种激光焊接方法，包括以下步骤：

运动组件20带动激光位移传感器30和激光焊接头10沿x轴方向运动；

激光位移传感器30测量出到门板200的距离为x：

当x等于设定值a时，激光焊接头10运行距离d后发射激光；

当x大于或小于设定值a时，激光焊接头10运行距离d后停止出光，其中，设定值a为激光位移传感器30到门板200的待焊接区域210的距离。

上述激光焊接方法，通过激光位移传感器30测量出到门板200的距离x，当x等于设定值a时，控制系统可以判断出门板200上正对激光位移传感器30的区域为待焊接区域，控制激光焊接头10运行距离d后出射激光；反之，激光焊接头10停止出光，实现了非焊接区域220的自动避让。采用该激光焊接方法制备的门板200能够形成连续、饱满的焊缝，焊接品质稳定。

激光位移传感器30测量出与门板200的距离为x：当x等于设定值a时，激光焊接头10运行距离d后发射激光；当x大于或小于设定值a时，激光焊接头10运行距离d后停止出光的步骤具体为：

激光器发出的激光经由柱面物镜扩大为条状激光束；

条状激光束在门板200上发生漫反射，反射光透过2dernostar物镜被感光元件接收；

信号处理器将感光元件接收到的光信号转换为电压值：当电压值在(-x1，x1)范围内，激光焊接头10运行距离d后发射激光；当电压值不在(-x1，x1)范围内，激光焊接头10运行距离d后停止出光。

激光焊接头10的功率为2000w。

激光焊接头10的焊接速度为8m/min-10m/min，提高门板200的焊接效率。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。