設有激光投影機的焊接裝置及焊接方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及機械領域。設有激光投影機的焊接裝置，包括焊接裝置主體，焊接裝置主體包括激光投影機，激光投影機包括一半導體激光器，半導體激光器的發(fā)光方向朝向待焊接工件，待焊接工件通過激光投影機焊接。本發(fā)明通過采用激光投影機進行激光焊接，光束在空間中自由傳播，無需光纖導光，系統(tǒng)結構簡單，可靠性高。適用性廣，不同工件工件的焊接只需要更改投影圖樣，預制件成本極低。設備成本低，相對于激光導軌焊接，沒有復雜的導軌運動機構，相對于光纖導光焊接，無需預制光纖分光導波器件及固定裝夾機構，設備硬件構成成本低，且日常使用維護成本低。
【專利說明】
設有激光投影機的焊接裝置及焊接方法
技術領域
[0001 ]本發(fā)明涉及機械技術領域，具體涉及焊接裝置。
【背景技術】
[0002]激光焊接是利用激光的高能量性和準直特性使用激光束作為熱源的高效精密焊接技術。目前，主要用于車燈生產過程中的焊接技術有摩擦焊接技術、熱板焊接技術、超聲波焊接技術等。但是熱板焊接技術需要較長的啟動溫度時間，比較浪費時間。而摩擦焊接和超聲波焊接技術都對電子元件產生損傷，生產過程中噪聲大，設備費用極其高昂，焊接的焊縫不平整，容易產生碎肩。而現有的使用機械臂沿軌跡焊接的方法，零件連接部位不能同時焊接，易造成焊接過程中的受力不均導致零件翹起的問題。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供設有激光投影機的焊接裝置，以解決上述技術問題。
[0004]本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0005]設有激光投影機的焊接裝置，包括焊接裝置主體，其特征在于，所述焊接裝置主體包括激光投影機，所述激光投影機包括一半導體激光器，所述半導體激光器的發(fā)光方向朝向待焊接工件，所述待焊接工件通過所述激光投影機焊接。
[0006]本發(fā)明通過采用激光投影機進行激光焊接，光束在空間中自由傳播，無需光纖導光，系統(tǒng)結構簡單，可靠性高。適用性廣，不同工件工件的焊接只需要更改投影圖樣，預制件成本極低。設備成本低，相對于激光導軌焊接，沒有復雜的導軌運動機構，相對于光纖導光焊接，無需預制光纖分光導波器件及固定裝夾機構，設備硬件構成成本低，且日常使用維護成本低。
[0007]所述激光投影機包括至少三個，且所述激光投影機圍成環(huán)形。便于保證激光束能達到不同焊接輪廓線上的任何位置。實現全方位同步焊接，工作效率高，解決了在焊接過程中由于受力不均而引起的零件翹起的問題。
[0008]所述待焊接工件是車燈，所述車燈包括一透光工件與不透光工件，所述透光工件為燈罩，所述不透光工件為底板；
[0009]所述透光工件與不透光工件的連接處為待焊接處；
[0010]所述半導體激光器的發(fā)光方向朝向所述待焊接處。
[0011]半導體激光器發(fā)出的激光束穿過車燈的透光工件到達不透光工件，不透光工件吸收激光發(fā)出的高熱量迅速升溫，達到不透光工件熔點，從而將透光工件和不透光工件焊接起來。
[0012]所述透光工件優(yōu)選為一透明工件。
[0013]所述待焊接工件也可以是其他工件。
[0014]所述待焊接工件包括一透光工件與不透光工件，所述透光工件與不透光工件的連接處為待焊接處；
[0015]所述半導體激光器的發(fā)光方向朝向所述待焊接處。
[0016]所述透光工件與所述不透光工件均是由塑料制成的工件，所述不透光工件的上端面設有凸起，所述凸起位于所述待焊接處，所述凸起經半導體激光器發(fā)出的激光束照射后熔化，透光工件通過熔化后的凸起與不透光工件的相連。
[0017]所述焊接裝置主體，還包括拍攝系統(tǒng)，所述凸起上表面設有磷光粉；
[0018]所述拍攝系統(tǒng)的拍攝方向朝向所述待焊接工件，所述拍攝系統(tǒng)連接一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接所述激光投影機。
[0019]需要焊接的部位就是磷光粉發(fā)光部分，拍攝系統(tǒng)將磷光粉發(fā)光部分掃描識別成像后，經過信號處理模塊反算出激光投影機的投影的圖樣，激光投影機將信號處理模塊反算出來的完整的投影圖樣將高能激光束投影到待焊接處。不透明工件接收激光束后迅速升溫從而達到焊接的目的。
[0020]所述凸起上設有一放置磷光粉的凹槽。
[0021]所述焊接裝置主體，還包括拍攝系統(tǒng)，所述不透光工件上的待焊接處設有焊接槽，所述焊接槽內設有磷光粉；
[0022]所述拍攝系統(tǒng)的拍攝方向朝向所述待焊接工件，所述拍攝系統(tǒng)連接一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接所述激光投影機。
[0023]需要焊接的部位就是磷光粉發(fā)光部分，拍攝系統(tǒng)將磷光粉發(fā)光部分掃描識別成像后，經過信號處理模塊反算出激光投影機的投影的圖樣，激光投影機將信號處理模塊反算出來的完整的投影圖樣將高能激光束投影到待焊接處。不透明工件接收激光束后迅速升溫從而達到焊接的目的。
[0024]所述焊接裝置主體，還包括拍攝系統(tǒng)，所述不透光工件上的待焊接處設有磷光粉；
[0025]所述拍攝系統(tǒng)的拍攝方向朝向所述待焊接工件，所述拍攝系統(tǒng)連接一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接所述激光投影機。
[0026]需要焊接的部位就是磷光粉發(fā)光部分，拍攝系統(tǒng)將磷光粉發(fā)光部分掃描識別成像后，經過信號處理模塊反算出激光投影機的投影的圖樣，激光投影機將信號處理模塊反算出來的完整的投影圖樣將高能激光束投影到待焊接處。不透明工件接收激光束后迅速升溫從而達到焊接的目的。
[0027]所述拍攝系統(tǒng)包括至少一個攝像頭，所述攝像頭的拍攝方向垂直向下，所述攝像頭的下方設有所述待焊接工件；
[0028]所述焊接裝置主體包括用于所述攝像頭移動的滑軌，所述攝像頭與所述滑軌滑動連接，所述滑軌呈十字型，所述滑軌包括一橫向的第一滑軌，一豎向的第二滑軌，所述第一滑軌的一端設有第一伸縮桿，所述第二滑軌的一端設有第二伸縮桿；
[0029]所述第一伸縮桿與所述第二伸縮桿均設有一伸縮部、固定部，所述伸縮部與所述固定部滑動連接，所述伸縮部遠離所述固定部的端部設有磁性體；
[0030]所述攝像頭的外壁上設有與磁性體磁性相異的相異磁性體或者磁性金屬；
[0031]所述伸縮部通過傳動部件連接第一電機，所述第一電機連接信號處理模塊。
[0032]便于根據調整拍攝系統(tǒng)的監(jiān)測畫面方位。
[0033]所述滑軌通過一轉軸固定與一支架上，所述轉軸位于所述第一滑軌與第二滑軌相交處的中點。
[0034]實現滑軌繞著轉軸360°轉動。
[0035]所述焊接裝置主體包括一待焊接工件固定用夾具，所述待焊接工件固定用夾具包括上夾具、下夾具，所述上夾具與所述下夾具之間圍成一容置待焊接工件的安裝位；
[0036]所述上夾具通過一傳動部件連接第二電機，所述第二電機連接信號處理模塊；
[0037]所述上夾具的下表面與所述下夾具的上表面設有一柔性材質制成的緩沖層。
[0038]當激光投影機焊接完成后，通過下夾具的向下移動，實現上下夾具間的擠壓，進行實現透光工件與不透光工件的相連。通過緩沖層防止滑痕。
[0039]所述下夾具上設有一置物平臺，所述置物平臺上設有一震動裝置，所述震動裝置的作用力著力于所述置物平臺的置物面。
[0040]本發(fā)明通過在置物平臺上設有震動裝置，實現了在焊接過程中，所述透光工件與不透光工件件的摩擦熱，保證焊接效果，減小透光工件與不透光工件間的間隙。
[0041]所述置物平臺上設有一反光膜，所述反光膜的反光方向朝上。本發(fā)明通過設有反光膜，便于實現對激光投影機的熱量進行收集，集中于待焊接處。
[0042]采用所述焊接裝置主體的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟:
[0043]步驟一，打開待焊接工件固定用夾具，放置待焊接工件；
[0044]步驟二，通過激光投影機向待焊接工件發(fā)射激光；
[0045]步驟三，通過待焊接工件固定用夾具對待焊接工件進行壓緊；
[0046]步驟四，打開待焊接工件固定用夾具，取出待焊接工件。
[0047]步驟一與步驟二之間，通過拍攝系統(tǒng)對焊接工件的待焊接處進行定位。
【附圖說明】
[0048]圖1為本發(fā)明的部分結構不意圖；
[0049]圖2為本發(fā)明的部分結構示意圖。
【具體實施方式】
[0050]為了使本發(fā)明實現的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合具體圖示進一步闡述本發(fā)明。
[0051 ]參見圖1、圖2，設有激光投影機的焊接裝置，包括焊接裝置主體，焊接裝置主體包括激光投影機，激光投影機I包括一半導體激光器，半導體激光器的發(fā)光方向朝向待焊接工件，待焊接工件通過激光投影機I焊接。本發(fā)明通過采用激光投影機進行激光焊接，光束在空間中自由傳播，無需光纖導光，系統(tǒng)結構簡單，可靠性高。適用性廣，不同工件工件的焊接只需要更改投影圖樣，預制件成本極低。設備成本低，相對于激光導軌焊接，沒有復雜的導軌運動機構，相對于光纖導光焊接，無需預制光纖分光導波器件及固定裝夾機構，設備硬件構成成本低，且日常使用維護成本低。
[0052]激光投影機包括至少三個，且激光投影機圍成環(huán)形。便于保證激光束能達到不同焊接輪廓線上的任何位置。實現全方位同步焊接，工作效率高，解決了在焊接過程中由于受力不均而引起的零件翹起的問題。
[0053]待焊接工件是車燈，車燈包括一透光工件21與不透光工件22，透光工件21為燈罩，不透光工件22為底板;透光工件與不透光工件的連接處為待焊接處3;半導體激光器的發(fā)光方向朝向待焊接處3。半導體激光器發(fā)出的激光束穿過車燈的透光工件到達不透光工件，不透光工件吸收激光發(fā)出的高熱量迅速升溫，達到不透光工件熔點，從而將透光工件和不透光工件焊接起來。
[0054]待焊接工件也可以是其他工件。
[0055]待焊接工件包括一透光工件與不透光工件，透光工件與不透光工件的連接處為待焊接處;半導體激光器的發(fā)光方向朝向待焊接處。
[0056]透光工件與不透光工件均是由塑料制成的工件，不透光工件的上端面設有凸起，凸起位于待焊接處，凸起經半導體激光器發(fā)出的激光束照射后熔化，透光工件通過熔化后的凸起與不透光工件的相連。
[0057]焊接裝置主體，還包括拍攝系統(tǒng)，凸起上表面設有磷光粉;拍攝系統(tǒng)的拍攝方向朝向待焊接工件，拍攝系統(tǒng)連接一信號處理模塊，信號處理模塊連接激光投影機。需要焊接的部位就是磷光粉發(fā)光部分，拍攝系統(tǒng)將磷光粉發(fā)光部分掃描識別成像后，經過信號處理模塊反算出激光投影機的投影的圖樣，激光投影機將信號處理模塊反算出來的完整的投影圖樣將高能激光束投影到待焊接處。不透明工件接收激光束后迅速升溫從而達到焊接的目的。
[0058]凸起上設有一放置磷光粉的凹槽。
[0059]焊接裝置主體，還包括拍攝系統(tǒng)，不透光工件上的待焊接處設有焊接槽，焊接槽內設有磷光粉;拍攝系統(tǒng)的拍攝方向朝向待焊接工件，拍攝系統(tǒng)連接一信號處理模塊，信號處理模塊連接激光投影機。需要焊接的部位就是磷光粉發(fā)光部分，拍攝系統(tǒng)將磷光粉發(fā)光部分掃描識別成像后，經過信號處理模塊反算出激光投影機的投影的圖樣，激光投影機將信號處理模塊反算出來的完整的投影圖樣將高能激光束投影到待焊接處。不透明工件接收激光束后迅速升溫從而達到焊接的目的。
[0060]焊接裝置主體，還包括拍攝系統(tǒng)，不透光工件上的待焊接處設有磷光粉;拍攝系統(tǒng)的拍攝方向朝向待焊接工件，拍攝系統(tǒng)連接一信號處理模塊，信號處理模塊連接激光投影機。需要焊接的部位就是磷光粉發(fā)光部分，拍攝系統(tǒng)將磷光粉發(fā)光部分掃描識別成像后，經過信號處理模塊反算出激光投影機的投影的圖樣，激光投影機將信號處理模塊反算出來的完整的投影圖樣將高能激光束投影到待焊接處。不透明工件接收激光束后迅速升溫從而達到焊接的目的。
[0061]拍攝系統(tǒng)包括至少一個攝像頭，攝像頭的拍攝方向垂直向下，攝像頭的下方設有待焊接工件;焊接裝置主體包括用于攝像頭移動的滑軌，攝像頭與滑軌滑動連接，滑軌呈十字型，滑軌包括一橫向的第一滑軌，一豎向的第二滑軌，第一滑軌的一端設有第一伸縮桿，第二滑軌的一端設有第二伸縮桿;第一伸縮桿與第二伸縮桿均設有一伸縮部、固定部，伸縮部與固定部滑動連接，伸縮部遠離固定部的端部設有磁性體;攝像頭的外壁上設有與磁性體磁性相異的相異磁性體或者磁性金屬;伸縮部通過傳動部件連接第一電機，第一電機連接信號處理模塊。便于根據調整拍攝系統(tǒng)的監(jiān)測畫面方位。
[0062]滑軌通過一轉軸固定與一支架上，轉軸位于第一滑軌與第二滑軌相交處的中點。實現滑軌繞著轉軸360°轉動。
[0063]焊接裝置主體包括一待焊接工件固定用夾具，待焊接工件固定用夾具包括上夾具41、下夾具42，上夾具41與下夾具42之間圍成一容置待焊接工件的安裝位;上夾具通過一傳動部件連接第二電機，第二電機連接信號處理模塊;上夾具的下表面與下夾具的上表面設有一柔性材質制成的緩沖層。當激光投影機焊接完成后，通過下夾具的向下移動，實現上下夾具間的擠壓，進行實現透光工件與不透光工件的相連。通過緩沖層防止滑痕。
[0064]下夾具上設有一置物平臺，置物平臺上設有一震動裝置，震動裝置的作用力著力于置物平臺的置物面。本發(fā)明通過在置物平臺上設有震動裝置，實現了在焊接過程中，透光工件與不透光工件件的摩擦熱，保證焊接效果，減小透光工件與不透光工件間的間隙。置物平臺上設有一反光膜，反光膜的反光方向朝上。本發(fā)明通過設有反光膜，便于實現對激光投影機的熱量進行收集，集中于待焊接處。半導體激光器是400nm-800nm的半導體激光器。
[0065]采用焊接裝置主體的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟:步驟一，打開待焊接工件固定用夾具，放置待焊接工件;步驟二，通過激光投影機向待焊接工件發(fā)射激光;步驟三，通過待焊接工件固定用夾具對待焊接工件進行壓緊;步驟四，打開待焊接工件固定用夾具，取出待焊接工件。步驟一與步驟二之間，通過拍攝系統(tǒng)對焊接工件的待焊接處進行定位。
[0066]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【主權項】
1.設有激光投影機的焊接裝置，包括焊接裝置主體，其特征在于，所述焊接裝置主體包括激光投影機，所述激光投影機包括一半導體激光器，所述半導體激光器的發(fā)光方向朝向待焊接工件，所述待焊接工件通過所述激光投影機焊接。2.根據權利要求1所述的設有激光投影機的焊接裝置，其特征在于:所述激光投影機包括至少三個，且所述激光投影機圍成環(huán)形。3.根據權利要求1所述的設有激光投影機的焊接裝置，其特征在于:所述待焊接工件是車燈，所述車燈包括一透光工件與不透光工件，所述透光工件為燈罩，所述不透光工件為底板； 所述透光工件與不透光工件的連接處為待焊接處； 所述半導體激光器的發(fā)光方向朝向所述待焊接處。4.根據權利要求1所述的設有激光投影機的焊接裝置，其特征在于:所述待焊接工件包括一透光工件與不透光工件，所述透光工件與不透光工件的連接處為待焊接處； 所述半導體激光器的發(fā)光方向朝向所述待焊接處。5.根據權利要求4所述的設有激光投影機的焊接裝置，其特征在于:所述透光工件與所述不透光工件均是由塑料制成的工件，所述不透光工件的上端面設有凸起，所述凸起位于所述待焊接處，所述凸起經半導體激光器發(fā)出的激光束照射后熔化，透光工件通過熔化后的凸起與不透光工件的相連。6.根據權利要求5所述的設有激光投影機的焊接裝置，其特征在于:所述焊接裝置主體，還包括拍攝系統(tǒng)，所述凸起上表面設有磷光粉； 所述拍攝系統(tǒng)的拍攝方向朝向所述待焊接工件，所述拍攝系統(tǒng)連接一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接所述激光投影機。7.根據權利要求6所述的設有激光投影機的焊接裝置，其特征在于:所述凸起上設有一放置磷光粉的凹槽。8.根據權利要求4所述的設有激光投影機的焊接裝置，其特征在于:所述焊接裝置主體，還包括拍攝系統(tǒng)，所述不透光工件上的待焊接處設有焊接槽，所述焊接槽內設有磷光粉； 所述拍攝系統(tǒng)的拍攝方向朝向所述待焊接工件，所述拍攝系統(tǒng)連接一信號處理模塊，所述信號處理模塊連接所述激光投影機。9.根據權利要求6、7或8所述的設有激光投影機的焊接裝置，其特征在于:所述拍攝系統(tǒng)包括至少一個攝像頭，所述攝像頭的拍攝方向垂直向下，所述攝像頭的下方設有所述待焊接工件； 所述焊接裝置主體包括用于所述攝像頭移動的滑軌，所述攝像頭與所述滑軌滑動連接，所述滑軌呈十字型，所述滑軌包括一橫向的第一滑軌，一豎向的第二滑軌，所述第一滑軌的一端設有第一伸縮桿，所述第二滑軌的一端設有第二伸縮桿； 所述第一伸縮桿與所述第二伸縮桿均設有一伸縮部、固定部，所述伸縮部與所述固定部滑動連接，所述伸縮部遠離所述固定部的端部設有磁性體； 所述攝像頭的外壁上設有與磁性體磁性相異的相異磁性體或者磁性金屬； 所述伸縮部通過傳動部件連接第一電機，所述第一電機連接信號處理模塊； 所述滑軌通過一轉軸固定與一支架上，所述轉軸位于所述第一滑軌與第二滑軌相交處的中點。10.采用權利要求1所述焊接裝置的焊接方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一，打開待焊接工件固定用夾具，放置待焊接工件； 步驟二，通過激光投影機向待焊接工件發(fā)射激光； 步驟三，通過待焊接工件固定用夾具對待焊接工件進行壓緊； 步驟四，打開待焊接工件固定用夾具，取出待焊接工件； 所述待焊接工件固定用夾具包括上夾具、下夾具，所述上夾具與所述下夾具之間圍成一容置待焊接工件的安裝位； 所述上夾具通過一傳動部件連接第二電機，所述第二電機連接信號處理模塊； 所述上夾具的下表面與所述下夾具的上表面設有一柔性材質制成的緩沖層。
【文檔編號】B23K26/21GK105945426SQ201610296814
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年5月6日
【發(fā)明人】王雅楠, 張婧京, 李道萍, 李潤芝
【申請人】上海理鑫光學科技有限公司