一种激光焊接离焦量实时控制方法[发明专利]

(10)申请公布号 CN 102430859 A
(43)申请公布日 2012.05.02C N 102430859 A
*CN102430859A*
(21)申请号 201110333808.8
(22)申请日 2011.10.28
B23K 26/04(2006.01)
B23K 26/42(2006.01)
(71)申请人北京新风机械厂
地址100854 北京市海淀区永定路52号
(72)发明人李瑞 徐艳利
(74)专利代理机构北京万象新悦知识产权代理
事务所(普通合伙) 11360
代理人张肖琪
(54)发明名称
一种激光焊接离焦量实时控制方法
(57)摘要
本发明提供了一种激光焊接离焦量实时控制
方法，该方法的实现以激光焊接系统为基础，通过
添加线光源。

实际操作过程中，调整线光源与激
光光路角度，该角度一旦固定，通过上下移动焊接
头，只有距离工件特定高度时，屏幕上所显示的线
光源在工件表面所形成的光线投影与屏幕上的十
字交线中心重合。

根据这一原理可实现焊接过程
中离焦量的实时控制。

高效率的解决对焊缝离焦
量的实时监控，特别是三维曲线焊缝的离焦量的
实时监控。

(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请
权利要求书 1 页 说明书 2 页
1.一种激光焊接离焦量实时控制方法，其特征是，包括以下步骤；
第一步，调解激光聚光透镜位置，使其处于零离焦状态；
第二步，调解激光焊接头高度，使焦点位于待焊工件表面；
第三步，调节显示器上的十字交线，保证显示器十字交线中心与激光光斑重合；
第四步，调整激光焊接离焦量，使此时激光焊接头处于所需离焦量位置；
第五步，在激光焊接头上安装线光源并调整线光源的位置，当显示器中线光源在工作表面形成的光线经过十字交线中心，固定线光源；
第六步，焊前示教时，调解激光焊接头位置高低，当显示器中线光源与工件表面相交所成的光线经过十字交线中心，确定该位置，然后让激光焊接设备运行焊接路径，根据显示器显示的离焦量变化情况依次调节焊接路径上各点处激光焊接头高低，保证焊接时的焊接离焦量；或者首先根据线性差补的方法以多条直线或圆弧对三围曲线进行拟合，并在各拟合点处，调解激光焊接头位置高低，当显示器中线光源与工件表面拟合点相交所成的光线经过十字交线中心，确定该位置，然后让激光焊接设备运行拟合出的焊接路径，根据显示器显示的离焦量变化情况依次调节焊接路径上各点处激光焊接头高低，保证焊接时的焊接离焦量。

2.如权利要求1所述的激光焊接离焦量实时控制方法，其特征是，第五步中线光源的输出光宽度在0.1mm以下。

一种激光焊接离焦量实时控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种激光焊接离焦量实时控制方法。

背景技术
[0002] 激光焊接中，离焦量指激光光束聚焦焦点相对于材料表面的距离。

焦点位于材料表面上方称为正离焦，焦点位于材料表面下方(内部)称为负离焦。

离焦量对焊缝形状、熔深和横截面积有较大影响，为保证焊缝质量，需要严格控制焊接离焦量。

现有激光焊接时离焦量的监控方法，主要包括直接测量法、工装定位法等。

其中直接测量法是用测量工具如卡尺等直接测量透镜到待焊工件的距离，而工装定位法是按照不同离焦量制作的不同长度的工装，通过工装长度确定焊接离焦量。

这两种方法在平板焊接中可直接应用，但效率较低，当焊缝为三维曲线时，这两种方法在焊接过程中都无法实现离焦量的实时控制。

发明内容
[0003] 本发明的目的在于提供一种激光焊接离焦量实时控制方法。

[0004] 本发明实现以激光焊接系统为基础，通过添加线光源，高效率的解决对焊缝离焦量的实时监控，特别是三维曲线焊缝的离焦量的实时监控。

激光焊接系统包括激光焊接头、焊接机器人、显示器和同轴CCD成像系统，激光焊接头上安装有激光聚光透镜。

实际操作过程中，调整线光源与激光光路角度，该角度一旦固定，通过上下移动焊接头，只有距离工件特定高度时，屏幕上所显示的线光源在工件表面所形成的光线投影与屏幕上的十字交线中心重合。

根据这一原理可实现焊接过程中离焦量的实时控制。

[0005] 本发明的技术方案如下：一种激光焊接离焦量实时控制方法，具体包括：[0006] 第一步，调解激光聚光透镜位置，使其处于零离焦状态；
[0007] 第二步，调解激光焊接头高度，使焦点位于待焊工件表面；
[0008] 第三步，调节显示器上的十字交线，保证显示器十字交线中心与激光光斑重合；[0009] 第四步，调整激光焊接离焦量，使此时焊接头处于所需离焦量位置；
[0010] 第五步，在激光焊接头上安装线光源并调整线光源的位置，当显示器中线光源在工作表面形成的光线经过十字交线中心，固定线光源；
[0011] 第六步，焊前示教时，当为平板焊接时，调解激光焊接头位置高低，当显示器中线光源与工件表面相交所成的光线经过十字交线中心，确定该位置，然后让激光焊接设备运行焊接路径，根据显示器显示的离焦量变化情况依次调节焊接路径上各点处激光焊接头高低，保证焊接时的焊接离焦量。

[0012] 所述线光源的输出光宽度在0.1mm以下。

[0013] 本发明采用线面空间相对位置，结合激光加工设备自带同轴CCD成像系统，配合线光源，可实现激光焊接过程中，空间焊接轨迹的离焦量实时控制，从而有效快捷地控制焊接质量。

具体实施方式
[0014] 下面通过实例对本发明做进一步的说明，但是需要注意的是，公布实施例的目的在于帮助进一步理解本发明，但是本领域的技术人员可以理解：在不脱离本发明及所附的权利要求的精神和范围内，各种替换和修改都是可能的。

因此，本发明不应局限于实施例所公开的内容，本发明要求保护的范围以权利要求书界定的范围为准。

[0015] 本发明一种激光焊接离焦量实时控制方法包括：
[0016] 第一步，调解激光聚光透镜位置，使其处于零离焦状态；
[0017] 第二步，调解激光焊接头高度，使焦点位于待焊工件表面；
[0018] 第三步，调节显示器上的十字交线，保证显示器十字交线中心与激光光斑重合；[0019] 第四步，调整激光焊接离焦量，使此时焊接头处于所需离焦量位置；
[0020] 第五步，在激光焊接头上安装输出光宽度在0.1mm以下的线光源并调整线光源的位置，当显示器中线光源在工作表面形成的光线经过十字交线中心，固定线光源；[0021] 第六步，焊前示教时，当为平板焊接时，调解激光焊接头位置高低，当显示器中线光源与工件表面相交所成的光线经过十字交线中心，确定该位置，然后让激光焊接设备运行焊接路径，根据显示器显示的离焦量变化情况依次调节焊接路径上各点处激光焊接头高低，保证焊接时的焊接离焦量；
[0022] 当焊缝为三围曲线时，首先根据线性差补的方法以多条直线或圆弧对三围曲线进行拟合，并在各拟合点处，调解激光焊接头位置高低，当显示器中线光源与工件表面拟合点相交所成的光线经过十字交线中心，确定该位置，然后让激光焊接设备运行拟合出的焊接路径，根据显示器显示的离焦量变化情况依次调节焊接路径上各点处激光焊接头高低，保证焊接时的焊接离焦量。