專利名稱：一種激光焊接機(jī)及其光電檢測電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于激光焊接領(lǐng)域，尤其涉及一種激光焊接機(jī)及其光電檢測電路。
背景技術(shù)：
激光焊接機(jī)一般由電源系統(tǒng)、光路系統(tǒng)、控制系統(tǒng)，如一般釆用可編程邏
輯控制器(Programmable Logic Controller, PLC)作為控制系統(tǒng)，以及水循環(huán) 系統(tǒng)等部分組成，其利用光路系統(tǒng)產(chǎn)生的高能量的激光脈沖對需要焊接的工件 進(jìn)行加熱，使工件在極短時(shí)間內(nèi)熔化在一起，從而達(dá)到焊接的效果。激光焊接 機(jī)作為一種新型的焊接加工設(shè)備，以其高速度、高精度、高效率、自動(dòng)化的突 出有點(diǎn)而在電池加工、航天航空、國防制導(dǎo)等多種領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。
激光焊接機(jī)的光路系統(tǒng)如圖l所示，其包括脈沖氙燈ll、聚光腔12、晶體 13、全反鏡架14 (該全反鏡架上安裝有全反鏡)及半反鏡架15 (該該半反鏡架 上安裝有半反鏡)等。在激光焊接過程中，首先由電源系統(tǒng)點(diǎn)亮脈沖氙燈11， 并輸出恒定小電流使脈沖氙燈11處于預(yù)燃狀態(tài)，再通過控制系統(tǒng)控制電源系統(tǒng) 使脈沖氙燈放電，并產(chǎn)生一定脈寬和頻率的光波，光波在聚光腔12內(nèi)照射晶體 13，使晶體13受激輻射，再經(jīng)過激光諧振腔諧振后，產(chǎn)生波長為1064nm的激 光束16,激光束16經(jīng)過全反鏡架14上的全反鏡及半反鏡架15上的半反鏡擴(kuò) 束、反射、聚焦后，即可通過控制系統(tǒng)控制激光焊接機(jī)的激光頭(圖未示出) 來對工件進(jìn)行精密焊接。其中工件是通過送料系統(tǒng)傳送到激光可以聚焦的位置。
現(xiàn)有的激光焊接機(jī)在焊接過程中，控制系統(tǒng)與光路系統(tǒng)是兩個(gè)相對獨(dú)立的 系統(tǒng)，由于激光焊接機(jī)缺乏相應(yīng)的檢測和報(bào)警裝置，當(dāng)光路系統(tǒng)出現(xiàn)異常而未 正常工作時(shí)，控制系統(tǒng)仍然控制送料系統(tǒng)自動(dòng)上下料，造成沒有焊接的工件流
入下一道工序，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的質(zhì)量，給工廠帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種光電檢測電路，旨在解決現(xiàn)有的激光焊接 機(jī)由于缺乏相應(yīng)的檢測電路，造成的未焊接的工件流入下一道工序，而嚴(yán)重影 響產(chǎn)品質(zhì)量的問題。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種光電檢測電路，所述光電檢測電路包
括
檢測是否拾取到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的光并產(chǎn)生檢測信號(hào)的光拾取電路； 處理電路；
將所述光信號(hào)處理電路得到的激光焊接機(jī)的控制信號(hào)輸出的輸出控制電路。
本實(shí)用新型的另一目的在于提供一種激光焊接機(jī)，包括提供電源的電源系 統(tǒng)，產(chǎn)生激光的光路系統(tǒng)，控制焊接操作的控制系統(tǒng)以及傳送待焊接工件的送 料系統(tǒng)，所述激光焊接機(jī)還包括通過所述光路系統(tǒng)的出光繼電器與所述電源系 統(tǒng)連接的光電檢測電路，所述光電檢測電路的輸出端與所述控制系統(tǒng)以及送料 系統(tǒng)電連4妄。
在本實(shí)用新型中，通過為激光焊接機(jī)設(shè)置光電檢測電路，光電檢測電路通 過檢測是否拾取到激光焊接機(jī)產(chǎn)生的激光來判斷激光焊接機(jī)是否處于異常狀 態(tài)，當(dāng)激光焊接機(jī)處于異常狀態(tài)時(shí)，停止向激光焊接機(jī)傳送待焊接工件，并停 止對工件進(jìn)行焊接操作，從而避免了耒焊接的工件流入下一道工序，而影響產(chǎn) 品的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)損失。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)提供的激光焊接機(jī)的光路系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成圖2是本實(shí)用新型提供的激光焊接機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖； 圖3是本實(shí)用新型提供的光電檢測電路的原理圖。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖 及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體 實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
在本實(shí)用新型中，通過為激光焊接機(jī)設(shè)置一光電檢測電路，通過該光電檢 測電路檢測激光焊接機(jī)的光路系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，激光焊接機(jī)的控制系統(tǒng)根據(jù)
根據(jù)該光電檢測電路的檢測結(jié)果確定是否繼續(xù)送料，從而當(dāng)激光焊接機(jī)的光路 系統(tǒng)發(fā)生異常時(shí)，停止對工件進(jìn)行焊接操作，避免了未焊接的工件流入下一道工序。
圖2示出了本實(shí)用新型提供的激光焊接機(jī)的簡要框圖，現(xiàn)有的激光焊接機(jī) 包括有電源系統(tǒng)21、光i 各系統(tǒng)22、控制系統(tǒng)23以及送料系統(tǒng)24等其它單元或 者電路。電源系統(tǒng)21為激光焊接機(jī)的光路系統(tǒng)22、控制系統(tǒng)23以及送料系統(tǒng) 24等組成部分提供電源。光路系統(tǒng)22在激光焊接機(jī)焊接過程中產(chǎn)生激光?？?制系統(tǒng)23控制激光焊接機(jī)的激光頭對送料系統(tǒng)24傳送過來的工件進(jìn)行激光焊 接操作。
本實(shí)用新型在激光焊接機(jī)上述現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上增加了光電檢測電路25。 該光電檢測電路25通過光路系統(tǒng)22的出光繼電器的常開觸點(diǎn)K與電源系統(tǒng)21 連接。光電檢測電路25檢測光路系統(tǒng)22是否正常工作，并將檢測結(jié)果提供給 控制系統(tǒng)23和送料系統(tǒng)24?？刂葡到y(tǒng)23根據(jù)光電檢測電路25的檢測結(jié)果控 制激光焊接機(jī)是否對工件進(jìn)行焊接操作。自動(dòng)送料系統(tǒng)24根據(jù)光電檢測電路 25的4企測結(jié)果確定是否繼續(xù)將待焊接的工件傳送至激光焊接^L進(jìn)行焊接。
其中光電檢測電路25包括光拾取電路251、光信號(hào)處理電路252以及輸出
控制電路253。光拾取電路251檢測是否拾取到光路系統(tǒng)22產(chǎn)生的光，并產(chǎn)生 檢測信號(hào)。該光拾取電路251可以直接采用光敏二極管或者光敏電阻等。光信 號(hào)處理電路252對光拾取電路251的檢測信號(hào)進(jìn)行處理，將檢測信號(hào)轉(zhuǎn)換成激 光焊接機(jī)的控制信號(hào)，輸出控制電路253將光信號(hào)處理電路252的激光焊接機(jī) 的控制信號(hào)輸出至激光焊接機(jī)的控制系統(tǒng)23和送料系統(tǒng)24。當(dāng)光路系統(tǒng)22正 常工作時(shí)，光拾取電路251拾取到光路系統(tǒng)22產(chǎn)生的激光時(shí)，產(chǎn)生光路系統(tǒng)工 作正常的檢測信號(hào)，當(dāng)光拾取電路251未拾取到光路系統(tǒng)22產(chǎn)生的激光時(shí)，產(chǎn) 生光路系統(tǒng)工作異常的檢測信號(hào)。
在本實(shí)用新型中，為了使操作人員更直觀的獲知激光焊接機(jī)的工作狀態(tài)， 該光電檢測電路25還包括報(bào)警電路254,當(dāng)光路系統(tǒng)處于非工作狀態(tài)時(shí)，報(bào)警 電路254通過報(bào)警燈、或者響鈴的方式報(bào)警。
上述激光焊接機(jī)的工作原理如下在激光焊接機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，光路系 統(tǒng)22的出光繼電器不吸合，出光繼電器的常開觸點(diǎn)K斷開，從而使電源系統(tǒng) 21停止對光電檢測電路25提供電源，光電檢測電路25停止工作。在激光焊接 機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí)，光路系統(tǒng)22的出光繼電器吸合，出光繼電器的常開觸點(diǎn)K 閉合，從而使電源系統(tǒng)21通過出光繼電器的常開觸點(diǎn)K向光電檢測電路25提 供電源，光電檢測電路25開始工作。
當(dāng)光路系統(tǒng)22正常工作時(shí)，光拾取電路251拾取到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的激光， 從而產(chǎn)生光路系統(tǒng)工作正常的檢測信號(hào)，并將該將該光路系統(tǒng)工作正常的檢測 信號(hào)處理成激光焊接機(jī)的控制信號(hào)，并將該激光焊接機(jī)的控制信號(hào)通過輸出控 制電路253輸出至控制系統(tǒng)23和送料系統(tǒng)24。送料系統(tǒng)24根據(jù)激光焊接機(jī)的 控制信號(hào)將待焊接的工件送至激光焊接機(jī)，同時(shí)控制系統(tǒng)23根據(jù)激光焊接機(jī)的 控制信號(hào)控制激光焊接機(jī)的激光頭對送料系統(tǒng)24傳送的工件進(jìn)行焊接操作。
當(dāng)光路系統(tǒng)22出現(xiàn)異常時(shí)，光拾取電路251無法沖企測到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的激 光，從而產(chǎn)生光路系統(tǒng)工作異常的檢測信號(hào)，并將該將該光路系統(tǒng)工作異常的 檢測信號(hào)處理成激光焊接機(jī)的控制信號(hào)，并將該激光焊接機(jī)的控制信號(hào)通過輸
出控制電路253輸出至控制系統(tǒng)23、送料系統(tǒng)24和報(bào)警電路16。送料系統(tǒng)24 根據(jù)激光焊接機(jī)的控制信號(hào)停止將待焊接的工件送至激光焊接機(jī)?？刂葡到y(tǒng)23 根據(jù)激光焊接機(jī)的控制信號(hào)控制激光焊接機(jī)的激光頭停止對待焊接的工件進(jìn)行 焊接操作。報(bào)警電路16根據(jù)激光焊接機(jī)的控制信號(hào)通過報(bào)警燈、或者響鈴的方 式報(bào)警。這樣，當(dāng)激光焊接機(jī)的光路系統(tǒng)出現(xiàn)異常時(shí)，避免了未焊接的工件流 入下一道工序。
圖3示出了圖2所示的光電檢測電路的電路原理，該光電檢測電路通過激 光焊接機(jī)中光路系統(tǒng)的出光繼電器的常開觸點(diǎn)K與激光焊接機(jī)的電源系統(tǒng)(如 + 12V的電壓源)連接。其中光電檢測電路的光拾取電路由光敏二極管PD構(gòu) 成，該光拾取電路也可以由一光敏電阻構(gòu)成。在本實(shí)用新型中，為了便于說明， 以采用光敏二極管PD構(gòu)成光電檢測電路的光拾取電路為例，進(jìn)行說明。光敏 二極管PD的一端通過光路系統(tǒng)的出光繼電器的常開觸點(diǎn)K與+ 12V的電壓源 連接，光敏二極管PD的另一端與光電檢測電路的光信號(hào)處理電路連接。光信 號(hào)處理電路由與光l丈二極管PD連接的場效應(yīng)管Ql,以及與場效應(yīng)管Ql連接 的繼電器J構(gòu)成。其中場效應(yīng)管Ql為N溝道場效應(yīng)管，其^^極與光敏二極管 PD連接，其源極與繼電器J連接，其漏極接地。繼電器J的另一端通過光路系 統(tǒng)的出光繼電器的常開觸點(diǎn)K與電壓源連接。其中繼電器J包括常閉觸點(diǎn)Jl 和J2，以及常開觸點(diǎn)J3。其中繼電器J的常開觸點(diǎn)J3構(gòu)成光電檢測電路的輸出 控制電路，其分別與控制系統(tǒng)(如PLC)和送料系統(tǒng)連接。報(bào)警電路包括由常 閉點(diǎn)J1、電阻R、電容C組成的RC延時(shí)回路，以及由常閉觸點(diǎn)J2、報(bào)警燈L、 可控硅開關(guān)Q2組成的報(bào)警回路。其中電阻R經(jīng)繼電器J的常閉觸點(diǎn)Jl通過出 光繼電器的常開觸點(diǎn)K與+ 12￥的電壓源連接，其另一端通過電容C接地，同 時(shí)電阻R的另一端與可控硅開關(guān)的柵極連接?？煽毓栝_關(guān)的陰極接地， 可控硅開關(guān)Q2的陽極與報(bào)警燈L連接。報(bào)警燈L的另一端通過繼電器的常閉 觸點(diǎn)J2與+ 12V的電壓源連接。 上述光電檢測電路的原理如下
當(dāng)激光焊接機(jī)處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，光路系統(tǒng)的出光繼電器不吸合，出光繼電
器的常開觸點(diǎn)K斷開，+ 12V的電壓源無法通過出光繼電器的常開觸點(diǎn)K向光
電檢測電路供電，從而使光電檢測電路處于非工作狀態(tài)。
當(dāng)激光焊接機(jī)處于工作狀態(tài)時(shí),出光繼電器吸合，+ 12V的電壓源經(jīng)出光繼 電器的常開觸點(diǎn)K向光電檢測電路供電，從而使光電檢測電路處于工作狀態(tài)。
此時(shí)，當(dāng)光路系統(tǒng)正常工作時(shí)，光路系統(tǒng)產(chǎn)生的余光照射在光敏二極管PD 上，光敏二極管PD導(dǎo)通，+12V的電壓源向與光敏二極管PD連接的場效管Ql 的柵極供電，使場效應(yīng)管Q1導(dǎo)通，繼電器J吸合，繼電器J的常閉觸點(diǎn)J1和 J2斷開，繼電器J的常開觸點(diǎn)J3閉合。由于繼電器J的常閉觸點(diǎn)Jl和J2斷開， 從而使報(bào)警燈L不亮。由于繼電器J吸合，帶動(dòng)繼電器的常開觸點(diǎn)J3閉合,從而 將光路系統(tǒng)正常工作的信號(hào)輸出至控制系統(tǒng)和送料系統(tǒng)。送料系統(tǒng)接收到光路 系統(tǒng)工作正常的信號(hào)后，向激光焊接機(jī)傳送待焊接的工件?？刂葡到y(tǒng)接收到光 路系統(tǒng)工作正常的信號(hào)后，控制激光焊接機(jī)的激光頭對送料系統(tǒng)傳送的工件進(jìn) 行焊接操作。
當(dāng)光路系統(tǒng)發(fā)生故障而停止產(chǎn)生激光時(shí)，光敏二級(jí)光PD不導(dǎo)通，其柵極 與光4^文二級(jí)光PD連接的場效應(yīng)管Ql也不導(dǎo)通，從而使繼電器J不能吸合，繼 電器J的常閉觸點(diǎn)Jl和J2閉合，繼電器J的常開觸點(diǎn)J3斷開。由于繼電器J 的常開觸點(diǎn)J3斷開，控制系統(tǒng)未接收到光路系統(tǒng)工作正常的信號(hào)(即認(rèn)為控制 系統(tǒng)接收到光路系統(tǒng)工作異常的信號(hào))，從而其控制激光焊接機(jī)的激光頭停止 對工件進(jìn)行焊接操作，同時(shí)送料系統(tǒng)未接收到光路系統(tǒng)正常工作的信號(hào)(即認(rèn) 為送料系統(tǒng)接收到光路系統(tǒng)工作異常的信號(hào))，從而停止向激光焊接機(jī)傳送待 焊接的工件。從而避免的未焊接的工件流入下一道工序。由于繼電器J的常閉 觸點(diǎn)Jl和J2閉合，+ 12V的電壓源經(jīng)繼電器J的常閉觸點(diǎn)Jl經(jīng)RC延時(shí)回路 后，觸發(fā)可控硅二極管Q2導(dǎo)通，+ 12V電壓源通過繼電器J的常閉觸點(diǎn)J2向 報(bào)警燈L供電，從而點(diǎn)亮報(bào)警燈L報(bào)警。
當(dāng)光路系統(tǒng)的故障解除，光路系統(tǒng)正常工作時(shí)，其產(chǎn)生的余光照射在光敏
二極管PD上，光敏二極管PD導(dǎo)通，+ 12V的電壓源向與光敏二極管PD連接 的場效管Ql的柵極提供電壓，使場效應(yīng)管Q1導(dǎo)通，繼電器J吸合，繼電器J 的常閉觸點(diǎn)J2斷開，+ 12V的電壓源無法向報(bào)警燈L供電，從而接觸報(bào)警燈L 的報(bào)警操作。
請參閱圖1,為現(xiàn)有的激光焊接機(jī)的結(jié)構(gòu)。由于本實(shí)用新型"l是供的激光焊 接是在現(xiàn)有的激光焊接機(jī)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，增加了光電檢測電路，而光電檢測電 路主要利用激光焊接機(jī)的光路系統(tǒng)產(chǎn)生的激光來檢測激光焊接機(jī)是否正常工 作，并在激光焊接機(jī)處于異常狀態(tài)時(shí)報(bào)警，因此，該光電檢測電路可以設(shè)置于 激光焊接機(jī)的任何一個(gè)可以拾取到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的激光的位置，如激光焊接機(jī) 的半反鏡架上31或者全反鏡架35上等。
在本實(shí)用新型中，通過為激光焊接機(jī)設(shè)置光電才企測電S各，光電才企測電路通 過檢測是否拾取到激光焊接機(jī)產(chǎn)生的激光來判斷激光焊接機(jī)是否處于異常狀 態(tài)，當(dāng)激光焊接機(jī)處于異常狀態(tài)時(shí)，停止向激光焊接機(jī)傳送待焊接工件，并停 止對工件進(jìn)行焊接操作，從而避免了將未焊接的工件流入下一道工序，而影響 產(chǎn)品的質(zhì)量，給生產(chǎn)企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)當(dāng)光電檢測電路檢測到激光焊接 機(jī)處于異常狀態(tài)時(shí)，通過報(bào)警電路報(bào)警，從而使操作人員直觀及時(shí)的發(fā)現(xiàn)激光 焊接機(jī)的故障。
以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型， 凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng) 包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1、一種光電檢測電路，其特征在于，所述光電檢測電路包括:檢測是否拾取到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的光并產(chǎn)生檢測信號(hào)的光拾取電路；將所述光拾取電路產(chǎn)生的檢測信號(hào)處理成激光焊接機(jī)的控制信號(hào)的光信號(hào)處理電路；將所述光信號(hào)處理電路得到的激光焊接機(jī)的控制信號(hào)輸出的輸出控制電路。
2、 如權(quán)利要求1所述的光電檢測電路，其特征在于，所述光電檢測電路還 包括當(dāng)所述光拾取電路未檢測到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的光時(shí)報(bào)警的報(bào)警電路。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的光電檢測電路，其特征在于，所述光拾取電路 可以為光敏二極管或者光敏電阻。
4、 如權(quán)利要求1或2所述的光電檢測電路，其特征在于，所述光信號(hào)處理 電路包括其4冊極與所述光拾取電路連接的場效應(yīng)管，以及與所述場效應(yīng)管的漏 極連接的繼電器。
5、 如權(quán)利要求4所述的光電檢測電路，其特征在于，所述繼電器包括常開 觸點(diǎn)，所述繼電器的常開觸點(diǎn)構(gòu)成所述輸出控制電^>。
6、 如權(quán)利要求4所述的光電檢測電路，其特征在于，所述繼電器包括第一 常閉觸點(diǎn)和第二常閉觸點(diǎn)，所述報(bào)警電路包括由所述第一常閉點(diǎn)、電阻、電容 組成的延時(shí)回路，以及由所述第二常閉觸點(diǎn)、報(bào)警燈、可控硅開關(guān)組成的報(bào)警 回路，所述電阻的一端與所述可控硅開關(guān)的柵極連接。
7、 一種激光焊接機(jī)，包括提供電源的電源系統(tǒng)，產(chǎn)生激光的光路系統(tǒng)，控 制焊接操作的控制系統(tǒng)以及傳送待焊接工件的送料系統(tǒng)，其特征在于，所述激 光焊接機(jī)還包括通過所述光路系統(tǒng)的出光繼電器與所述電源系統(tǒng)連接的光電檢 測電路，所述光電才企測電路的輸出端與所述控制系統(tǒng)以及送料系統(tǒng)電連接。
8、 如權(quán)利要求7所述的激光焊接機(jī)，其特征在于，所述光電檢測電路包括 檢測是否拾取到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的光并產(chǎn)生檢測信號(hào)的光拾取電路，將所述光拾 取電路產(chǎn)生的檢測信號(hào)處理成激光焊接機(jī)的控制信號(hào)的光信號(hào)處理電路，以及 將所述光信號(hào)處理電路得到的激光焊接機(jī)的控制信號(hào)輸出的輸出控制電路。
9、 如權(quán)利要求8所述的激光焊接機(jī)，其特征在于，所述光電檢測電路還包括當(dāng)所述光拾取電路未檢測到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的光時(shí)報(bào)警的報(bào)警電路。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的激光焊接機(jī)，其特征在于，所述光拾取電路 可以為光敏二極管或者光敏電阻。
專利摘要本實(shí)用新型適用于激光焊接領(lǐng)域，提供了一種激光焊接機(jī)及其光電檢測電路，所述光電檢測電路包括檢測是否拾取到光路系統(tǒng)產(chǎn)生的光并產(chǎn)生檢測信號(hào)的光拾取電路，將所述光拾取電路產(chǎn)生的檢測信號(hào)處理成激光焊接機(jī)的控制信號(hào)的光信號(hào)處理電路，以及將所述光信號(hào)處理電路得到的激光焊接機(jī)的控制信號(hào)輸出的輸出控制電路。通過為激光焊接機(jī)設(shè)置光電檢測電路，當(dāng)光電檢測電路檢測到激光焊接機(jī)處于異常狀態(tài)時(shí)，停止向激光焊接機(jī)傳送待焊接工件，并停止對工件進(jìn)行焊接操作，從而避免了未焊接的工件流入下一道工序，而影響產(chǎn)品的質(zhì)量，降低了生產(chǎn)廠家的經(jīng)濟(jì)損失。
文檔編號(hào)G01J1/42GK201201126SQ200820093770
公開日2009年3月4日 申請日期2008年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月30日
發(fā)明者盧劍峰, 周生云, 尹維紅 申請人:比亞迪股份有限公司