一種用於雷射焊接的雷射頭自動聚焦工件的方法與流程

2023-06-04 21:24:56 1

本發明涉及雷射焊接領域，尤其涉及一種用於雷射焊接的雷射頭自動聚焦工件的方法。

背景技術：

雷射焊接是以高功率聚焦雷射束作為熱源來熔化材料從而形成焊接接頭，是一種高精度、高效率的焊接方法。它是通過將雷射束直接照射到材料表面，通過雷射與材料相互作用，使材料熔融並連接形成優良焊接接頭的工藝過程，可用於組件金屬外殼的氣密性封裝，實現組件密封並防止雜質進入，焊接的同時還在封裝內裝入高質量的惰性氣體，有高度可靠的密封性和高良品率。相對於傳統的焊方法，雷射焊接具有局部微小加熱範圍、熱壓力小、可以適用於異形工件的焊接等特點，目前很多器件廠家開始採用雷射焊接作為微波組件的封裝方法。

在傳統的雷射焊接方案中，雷射頭聚焦工件主要採用人工聚焦的方式，首先測量工件的高度，然後根據工件高度粗調雷射頭位置，最後依靠同軸ccd軟體以肉眼方式找到聚焦點。這種方法適用於焊接數量少、效率要求不高的場合，而且這種人工聚焦方式由於聚焦點找不精確，容易造成焊接過程中工件熔深變化，影響焊接質量，甚至引起工件焊接過程中出現裂紋或是密封不嚴等現象。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種操作方便、聚焦精度高、可提升焊接質量的用於雷射焊接的雷射頭自動聚焦工件的方法。

為解決上述技術問題，本發明採用以下技術方案：

一種用於雷射焊接的雷射頭自動聚焦工件的方法，包括以下步驟：

s1定位工件：在工件臺上方設置雷射測距儀，將工件置於工件臺的雷射頭下方，同時保證工件不出現在雷射測距儀下方；

s2觸發雷射測距儀測量獲取工件臺與雷射測距儀之間的距離h1；

s3保持雷射測距儀的高度不變，移動工件臺帶動工件運動至雷射測距儀下方，觸發雷射測距儀測量獲取工件與雷射測距儀之間的距離h2；

s4計算工件的高度h3：由s3和s2測量的差值計算出工件的高度h3；

s5調節雷射頭的高度h4：沿垂直z軸上下移動雷射頭，保證雷射頭與工件臺之間的距離h4為雷射聚集鏡的焦距d和工件高度h3之和；

s6移動工件臺使工件回到雷射頭下方，此時雷射頭的焦點位於工件表面。

作為上述技術方案的進一步改進：

s1中將雷射測距儀安裝於雷射頭上，且保持雷射測距儀與雷射頭相對位置固定。

s2和s3中觸發雷射測距儀測距時，待數據穩定後讀取測量值。

與現有技術相比，本發明的優點在於：本發明公開的用於雷射焊接的雷射頭自動聚焦工件的方法，在工件臺上方設置雷射測距儀，通過雷射測距儀先後測出工件臺、工件與雷射測距儀之間的距離，根據兩者之間的差值計算得出工件的高度，再根據工件的高度和雷射頭聚焦鏡的焦距調節雷射頭與工件臺之間的距離，雷射頭高度調節完成之後，當工件回到雷射頭下方時，雷射頭的焦點準確地落在工件上，該方法操作簡單，自動化程度高，能夠有效地提高聚焦精度，進而可提升雷射焊接的質量。

附圖說明

圖1是本發明用於雷射焊接的雷射頭自動聚焦工件的方法的流程圖。

圖2是本發明在具體應用實例中的結構示意圖。

圖中各標號表示：1、工件；2、工件臺；3、雷射測距儀；4、雷射頭；5、垂直z軸。

具體實施方式

以下結合說明書附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。

如圖1和圖2所示，本實施例的用於雷射焊接的雷射頭自動聚焦工件的方法，包括以下步驟：

s1定位工件1：在工件臺2上方設置雷射測距儀3，將工件1置於工件臺2的雷射頭4下方，同時保證工件1不出現在雷射測距儀3下方；

s2觸發雷射測距儀3測量獲取工件臺2與雷射測距儀3之間的距離h1；

s3保持雷射測距儀3的高度不變，移動工件臺2帶動工件1運動至雷射測距儀3下方，觸發雷射測距儀3測量獲取工件1與雷射測距儀3之間的距離h2；

s4計算工件1的高度h3：由s3和s2測量的差值計算出工件1的高度h3；

s5調節雷射頭4的高度h4：沿垂直z軸5上下移動雷射頭4，保證雷射頭4與工件臺2之間的距離h4為雷射聚集鏡的焦距d和工件1高度h3之和；其中雷射聚集鏡的焦距d為已知值，根據使用的雷射頭4的規格、型號的不同而有所變化，工件臺2為常規結構，通常設置為可沿x軸、y軸方向移動。

s6移動工件臺2使工件1回到雷射頭4下方，此時雷射頭4的焦點位於工件1表面。本實施例中工件1為長方體，為雷射頭4的焦點落於工件1的上表面，工件1與雷射測距儀3之間距離的測量基準同樣為工件1的上表面。

本發明用於雷射焊接的雷射頭自動聚焦工件的方法，在工件臺2上方設置雷射測距儀3，通過雷射測距儀3先後測出工件臺2、工件1與雷射測距儀3之間的距離，根據兩者之間的差值計算得出工件1的高度，再根據工件1的高度和雷射頭4聚焦鏡的焦距調節雷射頭4與工件臺2之間的距離，雷射頭4高度調節完成之後，當工件1回到雷射頭4下方時，雷射頭4的焦點準確地落在工件1上，該方法操作簡單，自動化程度高，能夠有效地提高聚焦精度，進而可提升雷射焊接的質量。

作為進一步優選的技術方案，本實施例中，s1中將雷射測距儀3安裝於雷射頭4上，且保持雷射測距儀3與雷射頭4相對位置固定，進而可保證s3中，雷射測距儀3的高度不變，保證測量結果的準確性。

作為進一步優選的技術方案，s2和s3中觸發雷射測距儀3測距時，待數據穩定後讀取測量值，保證雷射測距儀3讀數準確，保證測量結果的準確性。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本發明。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本發明技術方案範圍的情況下，都可利用上述揭示的技術內容對本發明技術方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均應落在本發明技術方案保護的範圍內。