激光焊接装置及激光焊接方法

摘要

本发明公开一种激光焊接装置及激光焊接方法，激光焊接装置包括机座、激光器、送丝组件以及送气组件，机座形成有一光轴，机座上设有焊接头，激光器设于机座，且处在光轴上，送丝组件用以将锡丝移送至焊接头内，送气组件连通焊接头，用以向焊接头供气，其中，送丝组件将锡丝移送至焊接头的相应位置时，激光器发射激光照射锡丝，以将锡丝融化成锡液，同时送气组件向焊接头通气，以使锡液流到被焊接件上进行焊接，通过设置送丝组件，以将预设长度锡丝移动至焊接头，以在焊接的锡丝量改变时，同步调整锡丝的预设长度即可满足要求，以使送丝组件的送丝量与焊接需求相适配，而不必频繁更换锡球，从而解决了现有锡球激光焊接成本高且操作繁琐的问题。

权利要求

1.一种激光焊接方法，用于激光焊接装置，其特征在于，所述激光焊接装置包括：机座，形成有一光轴，所述机座上设有焊接头；

激光器，设于所述机座，且处在所述光轴上；

送丝组件，用以将锡丝移送至所述焊接头内；

送气组件，连通所述焊接头，用以向所述焊接头供气；

其中，所述送丝组件将锡丝移送至所述焊接头的相应位置时，所述激光器发射激光照射锡丝，以将锡丝融化成锡液，同时所述送气组件向所述焊接头通气，以使锡液流到被焊接件上进行焊接；

所述焊接头设有通孔；

所述送丝组件包括：

安装座；

料盘，设于所述安装座，用以安装锡丝卷料；

送丝管，穿设于所述通孔；以及，

送丝驱动装置，设于所述安装座，用以驱动锡丝移动；

所述送丝管的中部设于所述通孔；和/或，所述送丝管倾斜穿设于所述通孔；

所述激光焊接方法包括以下步骤：

控制送丝组件将锡丝的端部移送至预设位置；

控制激光器发射激光，照射所述预设位置处的锡丝，以将锡丝融化，直至所述送丝组件移送的锡丝达到预设送丝长度；

控制所述送气组件通气，以使融化后的锡液自所述焊接头的出口流出；

所述控制送丝组件将锡丝的端部移送至预设位置的步骤之前，还包括：获取焊接位置处的预成型焊缝图像；

根据所述预成型焊缝图像确定目标焊接锡量；

根据所述目标焊接锡量确定锡丝的预设送丝长度；

所述控制激光器发射激光，照射所述预设位置处的锡丝，以将锡丝融化，直至所述送丝组件移送的锡丝达到预设送丝长度的步骤之后，还包括：获取焊接位置处的实际成型焊缝图像；

当所述实际成型焊缝图像上存在未成型焊缝区域时，根据所述未成型焊缝区域确定补偿焊接锡量；

根据所述补偿焊接锡量确定补偿锡丝的补偿送丝长度；

根据所述补偿送丝长度控制所述送丝组件继续送丝；

所述控制激光器发射激光，照射所述预设位置处的锡丝，以将锡丝融化，直至所述送丝组件移送的锡丝达到预设送丝长度的步骤，包括：获取所述送丝组件的实际送丝长度；

当所述实际送丝长度小于K*预设送丝长度时，控制所述送丝组件以第一预设速度移送锡丝；

当所述实际送丝长度大于或者等于K*预设送丝长度时，控制所述送丝组件以第二预设速度移送锡丝，其中，所述第二预设速度小于所述第一预设速度。

2.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述送丝管包括管本体以及套设于所述管本体出口的密封套。

3.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述送丝组件还包括设于所述安装座的编码器，用以测量锡丝的移动长度。

4.如权利要求1所述的激光焊接方法，其特征在于，所述激光焊接装置还包括设于所述机座的红外测温装置，所述红外测温装置与所述激光器同轴设置；和/或，所述激光焊接装置还包括设于所述机座的摄像装置，所述摄像装置与所述激光器同轴设置。

说明书

激光焊接装置及激光焊接方法

技术领域

[0001] 本发明涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种激光焊接装置及激光焊接方法。

背景技术

[0002] 目前在锡球激光焊接中，由于锡球通常较小，其制作成本较高，同时不同的焊接件需要不同规格的锡球，需要频繁更换锡球，导致操作较为繁琐。

发明内容

[0003] 本发明的主要目的是提出一种激光焊接装置及激光焊接方法，旨在解决现有锡球激光焊接成本高且操作繁琐的问题。

[0004] 为实现上述目的，本发明提出一种激光焊接装置，包括：

[0005] 机座，形成有一光轴，所述机座上设有焊接头；

[0006] 激光器，设于所述机座，且处在所述光轴上；

[0007] 送丝组件，用以将锡丝移送至所述焊接头内；

[0008] 送气组件，连通所述焊接头，用以向所述焊接头供气；

[0009] 其中，所述送丝组件将锡丝移送至所述焊接头的相应位置时，所述激光器发射激光照射锡丝，以将锡丝融化成锡液，同时所述送气组件向所述焊接头通气，以使锡液流到被焊接件上进行焊接。

[0010] 可选地，所述焊接头设有通孔；

[0011] 所述送丝组件包括：

[0012] 安装座；

[0013] 料盘，设于所述安装座，用以安装锡丝卷料；

[0014] 送丝管，穿设于所述通孔；以及，

[0015] 送丝驱动装置，设于所述安装座，用以驱动锡丝移动。

[0016] 可选地，所述送丝管的中部设于所述通孔；和/或，

[0017] 所述送丝管倾斜穿设于所述通孔。

[0018] 可选地，所述送丝管包括管本体以及套设于所述管本体出口的密封套。

[0019] 可选地，所述送丝组件还包括设于所述安装座的编码器，用以测量锡丝的移动长度。

[0020] 可选地，所述激光焊接装置还包括设于所述机座的红外测温装置，所述红外测温装置与所述激光器同轴设置；和/或，

[0021] 所述激光焊接装置还包括设于所述机座的摄像装置，所述摄像装置与所述激光器同轴设置。

[0022] 此外，本发明还提供一种激光焊接方法，基于上述的激光焊接装置，所述激光焊接方法包括以下步骤：

[0023] 控制送丝组件将锡丝的端部移送至预设位置；

[0024] 控制激光器发射激光，照射所述预设位置处的锡丝，以将锡丝融化，直至所述送丝组件移送的锡丝达到预设送丝长度；

[0025] 控制所述送气组件通气，以使融化后的锡液自所述焊接头的出口流出。

[0026] 可选地，所述控制送丝组件将锡丝的端部移送至预设位置之前，还包括：

[0027] 获取焊接位置处的预成型焊缝图像；

[0028] 根据所述预成型焊缝图像确定目标焊接锡量；

[0029] 根据所述目标焊接锡量确定锡丝的预设送丝长度。

[0030] 可选地，所述控制激光器发射激光，照射所述预设位置处的锡丝，以将锡丝融化，直至所述送丝组件移送的锡丝达到预设送丝长度之后，还包括：

[0031] 获取焊接位置处的实际成型焊缝图像；

[0032] 当所述实际成型焊缝图像上存在未成型焊缝区域时，根据所述未成型焊缝区域确定补偿焊接锡量；

[0033] 根据所述补偿焊接锡量确定补偿锡丝的补偿送丝长度；

[0034] 根据所述补偿送丝长度控制所述送丝组件继续送丝。

[0035] 可选地，所述控制激光器发射激光，照射所述预设位置处的锡丝，以将锡丝融化，直至所述送丝组件移送的锡丝达到预设送丝长度，包括：

[0036] 获取所述送丝组件的实际送丝长度；

[0037] 当所述实际送丝长度小于K*预设送丝长度时，控制所述送丝组件以第一预设速度移送锡丝；

[0038] 当所述实际送丝长度大于或者等于K*预设送丝长度时，控制所述送丝组件以第二预设速度移送锡丝，其中，所述第二预设速度小于所述第一预设速度。

[0039] 本发明的技术方案中，在焊接时，先控制所述送丝组件将预设长度的锡丝移送至所述焊接头内，然后所述激光器发射激光照射锡丝，以使锡丝融化，同时所述送气组件向所述焊接头通气，以使融化后的锡液经所述焊接头的出口流到被焊接件上进行焊接，如此，通过设置所述送气组件，以使锡液能够自所述焊接头的出口流出，加快锡液的分离，避免锡液回流，同时通过设置所述送丝组件，以将预设长度锡丝移动至所述焊接头，以在焊接的锡丝量改变时，同步调整锡丝的预设长度即可满足要求，以使所述送丝组件的送丝量与焊接需求相适配，而不必频繁更换锡球，从而解决了现有锡球激光焊接成本高且操作繁琐的问题。

附图说明

[0040] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

[0041] 图1为本发明提供的激光焊接装置的一实施例的立体结构示意图；

[0042] 图2为图1中的激光焊接装置的正视结构示意图；

[0043] 图3为图2中沿A‑A向的剖视结构示意图；

[0044] 图4为图1中实施例方案涉及的硬件运行环境的控制器的结构示意图；

[0045] 图5为本发明提供的激光焊接方法的第一实施例的流程示意图。

[0046] 附图标号说明：

[0047]

[0048] 本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

[0049] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0050] 需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

[0051] 另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

[0052] 目前在锡球激光焊接中，由于锡球通常较小，其制作成本较高，同时不同的焊缝需要不同规格的锡球，需要频繁更换锡球，导致操作较为繁琐。

[0053] 鉴于此，本发明提供一种激光焊接装置，旨在解决现有锡球激光焊接成本高且操作繁琐的问题。其中，图1至图5为本发明提供的激光焊接装置及激光焊接方法的一实施例的示意图。

[0054] 请参阅图1至图3，所述激光焊接装置100包括机座1、激光器2、送丝组件3以及送气组件4，所述机座1形成有一光轴，所述机座1上设有焊接头11，所述激光器2设于所述机座1，且处在所述光轴上，所述送丝组件3用以将锡丝200移送至所述焊接头11内，所述送气组件4连通所述焊接头11，用以向所述焊接头11供气，其中，所述送丝组件3将锡丝200移送至所述焊接头11的相应位置时，所述激光器2发射激光照射锡丝200，以将锡丝200融化成锡液，同时所述送气组件4向所述焊接头11通气，以使锡液流到被焊接件上进行焊接。

[0055] 本发明的技术方案中，在焊接时，先控制所述送丝组件3将预设长度的锡丝200移送至所述焊接头11内，然后所述激光器2发射激光照射锡丝200，以使锡丝200融化，同时所述送气组件4向所述焊接头11通气，以使融化后的锡液经所述焊接头11的出口流到被焊接件上进行焊接，如此，通过设置所述送气组件4，以使锡液能够自所述焊接头11的出口流出，加快锡液的分离，避免锡液回流，同时通过设置所述送丝组件3，以将预设长度锡丝200移动至所述焊接头11，以在焊接的锡丝200量改变时，同步调整锡丝200的预设长度即可满足要求，以使所述送丝组件3的送丝量与焊接需求相适配，而不必频繁更换锡球，从而解决了现有锡球激光焊接成本高且操作繁琐的问题。

[0056] 可以理解的是，在激光照射的过程中，所述送丝组件3可以是处于停止送丝状态，也可以是处于送丝状态等，本发明对此不做限定，此外，所述激光器2发射的激光光斑的形状有多种，可以是圆形，也可以是方形等，同理，激光光斑的大小可以根据需要进行调整，本发明对此不做限定。

[0057] 应该理解的是，为了控制所述激光器2、送丝组件3以及所述送丝组件32，所述激光焊接装置100还包括控制器，请参阅图4，所述控制器可以包括：处理器1001，例如CPU，通信总线1002、用户接口1003，网络接口1004，存储器1005。其中，通信总线1002用于实现这些组件之间的连接通信。用户接口1003可以包括显示屏（Display）、输入单元比如键盘（Keyboard），可选用户接口1003还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口1004可选的可以包括标准的有线接口、无线接口（如WI‑FI接口）。存储器1005可以是高速RAM存储器，也可以是稳定的存储器（non‑volatile memory），例如磁盘存储器。存储器1005可选的还可以是独立于前述处理器1001的存储装置。

[0058] 为了将锡丝200移送所述焊接头11内，在本实施例中，请参阅图3，所述焊接头11设有通孔，所述送丝组件3包括安装座料盘31、送丝管32以及送丝驱动装置33，所述料盘31设于所述安装座，用以安装锡丝200卷料，所述送丝管32穿设于所述通孔，所述送丝驱动装置33设于所述安装座，用以驱动锡丝200移动，如此，通过设置所述送丝驱动装置33，以便移送锡丝200，并通过设置所述送丝管32，能够支撑锡丝200，以将锡丝200引导至所述焊接头11的相应位置处，以便激光照射。

[0059] 所述送丝管32在所述焊接头11的设置方式有多种，所述送丝管32可以是设于所述焊接头11的外部，也可以是设于所述焊接头11的内部等，本发明对此不做限定，具体地，在一实施例中，所述送丝管32的中部设于所述通孔，以使所述送丝管32一部分处于所述焊接头11外，另一部分处于所述焊接头11内，既便于将锡丝200引导至通孔处，又能够支撑锡丝200，以免锡丝200在所述焊接头11内发生弯曲，影响所述激光器2照射锡丝200。

[0060] 在另一实施例中，所述送丝管32倾斜穿设于所述通孔，如此，以使所述送丝管32与所述焊接头11的形状相适配，以使锡丝200能够靠近所述焊接头11的出口，以便融化后的锡液能够流出所述焊接头11。

[0061] 需要说明的是，上述两个相关联的技术特征：“所述送丝管32的中部设于所述通孔”、“所述送丝管32倾斜穿设于所述通孔”，可择一设置亦可同时设置，显而易见的，同时设置效果更好。

[0062] 为了避免所述焊接头11内的气流经所述送丝管32流出，在本实施例中，所述送丝管32包括管本体以及套设于所述管本体出口的密封套，如此，通过设置所述密封套，以将锡丝200与所述管本体之间的间隙密封，从而能够防止气流经所述送丝管32流出。进一步地，所述密封套的材质为柔性材质，如此，既能够将所述管本体与锡丝200之间的间隙密封，又不影响锡丝200移动，同时还能够将锡丝200固定于所述管本体，以免锡丝200在送丝过程中发生抖动。

[0063] 理论上当所述送丝组件3移送锡丝200的长度等于预设送丝长度时，所述送丝组件3即可停止送丝，但若送丝过程中发生滑丝或者其他情况时，可能导致实际送丝长度小于预设送丝长度，导致锡丝200量不足，为此，在本实施例中，所述送丝组件3还包括设于所述安装座的编码器，用以测量锡丝200的移动长度，如此，通过设置所述编码器，探测所述送丝组件3的实际送丝长度，以便形成闭环控制，以免出现送丝不足的问题，从而确保实际送丝长度等于所述预设送丝长度。

[0064] 为了使得气流能够自所述焊接头11的出口流出，在本实施例中，所述焊接头11的出口呈渐缩设置，以使所述焊接头11内的气流朝所述焊接头11的出口汇聚，避免因气流回流而在所述焊接头11内形成停滞区。

[0065] 为了便于测量激光光斑的温度，在本实施例中，所述激光焊接装置100还包括设于所述机座1的红外测温装置5，所述红外测温装置5与所述激光器2同轴设置，如此，通过同轴设置所述红外测温装置5，探测激光光斑的温度，以便精确控制激光光斑的温度。可以理解的是，所述红外测温装置5与所述激光器2同轴设置，是指所述红外测温装置5的红外光束与所述激光器2的激光光束经同一光路进行传输。

[0066] 为了便于观察焊接情况，在本实施例中，所述激光焊接装置100还包括设于所述机座1的摄像装置6，所述摄像装置6与所述激光器2同轴设置，如此，通过设置所述摄像装置6，以便焊接人员能够观察焊接情况，从而有助于提升焊接质量。可以理解的是，所述摄像装置6与所述激光器2同轴设置，是指所述摄像装置6的可见光光束与所述激光器2的激光光束经同一光路进行传输。

[0067] 需要说明的是，上述两个相关联的技术特征：“所述激光焊接装置100还包括设于所述机座1的红外测温装置5”、“所述激光焊接装置100还包括设于所述机座1的摄像装置6”，可择一设置亦可同时设置，显而易见的，同时设置效果更好。

[0068] 基于上述硬件结构，本发明提出了一种激光焊接方法，所述激光焊接方法通过控制所述送丝组件3，以便根据需要调整所述送丝组件3的送丝长度，以使所述送丝组件3的送丝量与焊接需求相适配，而不必频繁更换锡球。

[0069] 请参阅图5，图5为本发明提供的所述激光焊接方法的一实施例的流程示意图。

[0070] 所述激光焊接方法包括以下步骤：

[0071] S10：控制送丝组件3将锡丝200的端部移送至预设位置；

[0072] S20：控制激光器2发射激光，照射所述预设位置处的锡丝200，以将锡丝200融化，直至所述送丝组件3移送的锡丝200达到预设送丝长度；

[0073] S30：控制所述送气组件4通气，以使融化后的锡液自所述焊接头11的出口流出。

[0074] 本实施例中，通过设置所述送气组件4，以使锡液能够自所述焊接头11的出口流出，加快锡液的分离，避免锡液回流，同时通过设置所述送丝组件3，以将预设长度锡丝200移动至所述焊接头11，以在焊接的锡丝200量改变时，同步调整锡丝200的预设长度即可满足要求，以使所述送丝组件3的送丝量与焊接需求相适配，而不必频繁更换锡球，从而解决了现有锡球激光焊接成本高且操作繁琐的问题。

[0075] 需要说明的是，步骤S30可以是在步骤S20之前，也可以是在步骤S20之后，还可以是与S20同步进行，本发明对此不做限定。

[0076] 进一步地，步骤S10之前，还包括：

[0077] S01：获取焊接位置处的预成型焊缝图像；

[0078] S02：根据所述预成型焊缝图像确定目标焊接锡量；

[0079] S03：根据所述目标焊接锡量确定锡丝200的预设送丝长度。

[0080] 本实施例中，所述预设送丝长度可以通过人工进行调整，但人工调整较为繁琐，为此，在本实施例中，通过获取所述预成型焊接图形，以便确定焊接需要的所述目标焊接锡量，再根据所述目标焊接锡量确定所述预设送丝长度，以使所述激光焊接装置100能够根据焊缝，自动调整所述预设送丝长度，从而有助于提升所述激光焊接装置100的自动化程度。

[0081] 进一步地，步骤S20之后，还包括：

[0082] S40：获取焊接位置处的实际成型焊缝图像；

[0083] S50：当所述实际成型焊缝图像上存在未成型焊缝区域时，根据所述未成型焊缝区域确定补偿焊接锡量；

[0084] S60：根据所述补偿焊接锡量确定补偿锡丝200的补偿送丝长度；

[0085] S70：根据所述补偿送丝长度控制所述送丝组件3继续送丝。

[0086] 本实施例中，由于焊接过程中，焊接的耗锡量会发生变化，以致所述预设送丝长度的送丝量不能满足焊接的耗锡量，为此，在本实施例中，通过获取所述实际成型焊缝图像，确定所述未成型焊缝区域，并根据所述未成型焊缝区域确定补偿焊接锡量，用以确定所述补偿送丝长度，再根据根据所述补偿送丝长度进行送丝，如此，以便根据所述未成型焊缝区域，实时调整所述补偿送丝长度，从而使得所述送丝组件3的送丝量能够满足焊接需求。

[0087] 可以理解的是，在具体现实中，以所述预设送丝长度为10mm，对应的焊缝区域为2
10mm为例进行说明，当所述送丝组件3的送丝长度为5mm时，理论上对应地所述未成型焊缝
2
区域为5mm ，所述送丝组件3的剩余送丝长度应为5mm，但此时通过所述实际焊缝图像确定
2
所述未成型焊缝区域为6mm时，则确定所述补偿送丝长度为6mm，即所述送丝组件3的剩余送丝长度应调整为6mm，如此，以便根据所述未成型焊缝区域，实时调整所述补偿送丝长度，从而使得所述送丝组件3的送丝量能够满足焊接需求。

[0088] 为了控制所述送丝组件3的送丝速度，在本实施例中，步骤S20还包括：

[0089] S21：获取所述送丝组件3的实际送丝长度；

[0090] S22：当所述实际送丝长度小于K*预设送丝长度时，控制所述送丝组件3以第一预设速度移送锡丝200；

[0091] 可以理解的是，K的范围应该为：0＜K＜1。

[0092] S23：当所述实际送丝长度大于或者等于K*预设送丝长度时，控制所述送丝组件3以第二预设速度移送锡丝200，其中，所述第二预设速度小于所述第一预设速度。

[0093] 本实施例中，通过获取所述实际送丝长度，并在所述实际送丝长度小于K*预设送丝长度时，控制所述送丝组件3以第一预设速度移送锡丝200，在所述实际送丝长度大于或者等于K*预设送丝长度时，控制所述送丝组件3以第二预设速度移送锡丝200，如此，以在所述送丝组件3的送丝余量较大时，所述送丝组件3以较大的速度送丝，以在所述送丝组件3的送丝余量较小时，降低所述送丝组件3的送丝速度，以避免所述送丝组件3送丝过多，造成堆焊，既能够提高所述送丝组件3的送丝速度，又能够保证所述送丝组件3的送丝精度。

[0094] 在具体现实中，以K=0.5，预设送丝长度为10mm，第一预设速度为0.5mm/s、第二预设速度为0.2mm/s为例进行说明，当实际送丝长度为4mm时，所述送丝组件3以0.5mm/s进行送丝，当实际送丝长度为7㎜时，所述送丝组件3以0.2mm/s进行送丝。

[0095] 以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的构思下，利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。