一种带有红外测距的激光焊接焊件固定装置

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1.本发明涉及一种激光焊接焊件的装置的技术领域，尤其涉及一种带有红外测距的激光焊接焊件固定装置


背景技术：

2.在现有技术中，激光焊接是一种利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法。激光焊接是激光材料加工技术应用的重要方法之一。
3.在20世纪70年代，主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，焊接的过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数使工件熔化，形成特定的熔池。由于其独特的优点，已成功应用于微、小型零件的精密焊接中。
4.尽管激光焊接焊件具有良好的机械性能和低的结构变形，但激光焊接过程中对焊件的位置非常精确，需要保持焊件在激光束的聚焦的合理范围内，否则焊件在激光焊接过程中会因为受热不均匀而使得焊缝性能下降。
5.同时激光焊接过程中，由于能量冲击较大，焊件需使用固定装夹装置，确保焊件的最终位置与激光束将冲击的焊点一致。
6.在现有的激光焊接过程中，我们通常是将焊件固定，通过移动激光束进行焊接，每次焊接前都需要对离焦量进行测量计算。在每次焊接好后，将焊件解除固定后才能查看焊接效果。但这样一来由于激光束的移动，焊接过程中无法精准确定焊接距离，而且由于激光束的移动，激光能量输出易产生偏差，使焊接效果不佳；
7.其二，每次焊接后需要解除固定装置以便查看焊件焊接效果，这样也极大的降低了焊接效率。
8.目前，有研究人员对固定装置进行了改进，如(专利号：cn206732433u)专利公开文本中公开的内容，通过安装行走装置以及摇杆调整尺寸，达到了可满足不同厚度模组的焊接定位要求的激光焊接固定工装，此激光固定工装并不能实现激光焊接过程中对离焦量以及焊接距离的自动测量。


技术实现要素：

9.本发明本旨在克服现有技术中激光焊接过程中无法精准确定焊接距离、每次焊接前需要手动测量离焦量以及无法对焊件进行实时监测的问题，解决了激光焊接焊件固定中造成的不易精准确定焊接距离以及每次焊接前都需要手动测量离焦量的技术问题，同时解决了无法实时监测焊接过程以及评测焊接效果的情况，提供了一种精确、简便、高效率的焊件固定装置。
10.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种带有红外测距的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：包括激光光源、挡板组件、红外感应发出装置、红外感应接收装置、机械抓手、导向件、可伸缩导杆和控制单元；其中，
11.挡板组件分为第一挡板和第二挡板，两个挡板呈竖直方向且平行布置，在两个挡板内侧的某一位置沿着两个挡板的水平方向设有凹槽，导向件设在凹槽内；
12.控制单元包括控制系统和控制盒，控制盒的一端可沿第一挡板的凹槽内的导向件滑动，控制盒的另一端与焊件连接，在控制盒的一个侧面设有红外感应发出装置，在红外感应发出装置的水平感应距离内设有红外感应接收装置；
13.机械抓手抓住焊件并可让焊件翻转，在机械抓手远离焊件的一端通过可伸缩的导杆与第二挡板的导向件之间滑动连接；
14.激光光源固定设在焊件的上方。
15.在一实施例中，还包括摄像机，由所述控制系统监测摄像机拍摄的所述焊件的焊接情况，观察分析激光焊接过程中产生的气孔以及弧光外溅的情况。
16.在一实施例中，还包括底板，底板设在第一挡板和第二挡板的底部。
17.在一实施例中，设定所述机械抓手的上端面为离焦面，所述控制盒发出指令使所述机械抓手上下移动即可调整离焦量。
18.在一实施例中，所述可伸缩导杆通过转轴与所述机械抓手固定连接。
19.在一实施例中，所述可伸缩导杆可根据焊件的长度进行自适应的长度调节。
20.在一实施例中，在焊接的初始状态，所述的机械抓手的上端面与所述焊件的焊接平面齐平。
21.在一实施例中，所述红外感应接收装置可接收到所述红外感应发出装置发出的红外信号，通过所述控制系统计算两者的距离差，即可得到焊件移动距离，此距离为焊件焊接长度即焊缝长度。
22.在一实施例中，所述红外感应接收装置和所述控制系统之间以及所述摄像机和所述控制系统之间通过导线连接。
23.在一实施例中，所述导向件为滑轨导杆。
24.与现有技术相比，本发明的主要有益效果在于：
25.本发明的固定装置实现焊接距离的精准测量以及可以自动测定激光焊接的离焦量，可以实时监测激光焊接过程，高效率评判焊接效果。
26.焊接过程自动化、简易化，焊件不需要反复的装拆，适合不同厚度以及形状的焊件焊接。
27.可以实现高效率以及简单化的激光焊接焊件固定装夹的问题。
附图说明：
28.图1揭示了本发明一实施例中，一种带有红外测距的激光焊接焊件固定装置的整体立体结构示意图；
29.图2为图1的主视图；
30.图3为图1的左视图；
31.图4为图1的俯视图。
32.在图示中：
33.1-激光光源，
34.2-第一挡板，
35.3-导向件，
36.4-红外感应发出装置，
37.5-红外感应接收装置，
38.6-导线，
39.7-摄像机，
40.8-导线，
41.9-控制系统，
42.10-可伸缩导杆，
43.11-机械抓手，
44.12-焊件，
45.13-控制盒，
46.21-第二挡板，
47.22-底板。
具体实施方式：
48.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。虽然本发明的描述将结合较佳实施例一起介绍，但这并不代表此发明的特征仅限于该实施方式。恰恰相反，结合实施方式作发明介绍的目的是为了覆盖基于本发明的权利要求而有可能延伸出的其它选择或改造。为了提供对本发明的深度了解，以下描述中将包含许多具体的细节。本发明也可以不使用这些细节实施。此外，为了避免混乱或模糊本发明的重点，有些具体细节将在描述中被省略。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
49.在本实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
51.在本实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实施例中的具体含义。
52.参考图1并结合图2-图，在图1的一个实施例中的一种带有红外测距的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：包括激光光源1、挡板组件、红外感应发出装置4、红外感应接收装置5、机械抓手11、导向件3、可伸缩导杆10和控制单元；其中，
53.挡板组件分为第一挡板2和第二挡板21，两个挡板呈竖直方向且平行布置，在两个挡板内侧的某一位置沿着两个挡板的水平方向设有凹槽，导向件3设在凹槽内；
54.控制单元包括控制系统9和控制盒13，控制盒13的一端可沿第一挡板2的凹槽内的导向件滑动，控制盒13的另一端与焊件12连接，在控制盒13的一个侧面设有红外感应发出
装置4，在红外感应发出装置4的水平感应距离内设有红外感应接收装置(5)；
55.机械抓手11抓住焊件12并可让焊件12翻转，在机械抓手11远离焊件12的一端通过可伸缩的导杆10与第二挡板21的导向件之间滑动连接；激光光源1固定设在焊件12的上方。
56.进一步的，还包括摄像机7，由所述控制系统9监测摄像机7拍摄的所述焊件12的焊接情况，观察分析激光焊接过程中产生的气孔以及弧光外溅的情况。
57.进一步的，还包括底板22，底板22设在第一挡板2和第二挡板21的底部。
58.进一步的，设定所述机械抓手11的上端面为离焦面，所述控制盒13发出指令使所述机械抓手11上下移动即可调整离焦量。
59.进一步的，所述可伸缩导杆10通过转轴与所述机械抓手11固定连接。
60.进一步的，所述可伸缩导杆10可根据焊件12的长度进行自适应的长度调节。
61.进一步的，在焊接的初始状态，所述的机械抓手11的上端面与所述焊件12的焊接平面齐平。
62.进一步的，所述红外感应接收装置5可以接收到所述红外感应发出装置4发出的红外信号，通过所述控制系统9计算两者的距离差，即可得到焊件移动距离，此距离为焊件焊接长度即焊缝长度。
63.进一步的，所述红外感应接收装置5和所述控制系统9之间以及所述摄像机7和所述控制系统9之间通过导线6和导线8连接。
64.进一步的，所述导向件3为滑轨导杆。
65.本发明一实施例中的工作过程如下：
66.在激光焊接过程中，保持激光光源固定不动，整个固定装置呈对称结构。在激光焊接固定装置两侧挡板带有可移动的滑轨，其上安装有可移动的控制盒，控制盒一侧带有红外感应发出装置，另一侧连接可伸缩导杆，可伸缩导杆通过转子与用于固定焊件的机械手相连接。激光光源固定不动，设定机械手上端面为离焦面，焊件固定装夹时其焊接平面总是与离焦面平齐，通过控制盒发出指令使机械手上下移动，即可间接得到每次焊接的离焦量数值。
67.启动装置，机械手固定焊件通过控制盒在滑轨上移动，控制盒上的红外感应装置发出信号，固定装置外有与控制系统相连的另一红外装置接受信号，通过测定两个信号之间的距离即可准确得出焊件移动的距离。同时，与控制系统相连的还有高清摄像机，它能实时拍摄激光焊接过程并传输至控制系统端用于分析焊接效果。
68.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求的限制。

技术特征：
1.一种带有红外测距的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：包括激光光源(1)、挡板组件、红外感应发出装置(4)、红外感应接收装置(5)、机械抓手(11)、导向件(3)、可伸缩导杆(10)和控制单元；其中，挡板组件分为第一挡板(2)和第二挡板(21)，两个挡板呈竖直方向且平行布置，在两个挡板内侧的某一位置沿着两个挡板的水平方向设有凹槽，导向件(3)设在凹槽内；控制单元包括控制系统(9)和控制盒(13)，控制盒(13)的一端可沿第一挡板(2)的凹槽内的导向件滑动，控制盒(13)的另一端与焊件(12)连接，在控制盒(13)的一个侧面设有红外感应发出装置(4)，在红外感应发出装置(4)的水平感应距离内设有红外感应接收装置(5)；机械抓手(11)抓住焊件(12)并可让焊件(12)翻转，在机械抓手(11)远离焊件(12)的一端通过可伸缩的导杆(10)与第二挡板(21)的导向件之间滑动连接；激光光源(1)固定设在焊件(12)的上方。2.根据权利要求1所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：还包括摄像机(7)，由所述控制系统(9)监测摄像机(7)拍摄的所述焊件(12)的焊接情况，观察分析激光焊接过程中产生的气孔以及弧光外溅的情况。3.根据权利要求1所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：还包括底板(22)，底板(22)设在第一挡板(2)和第二挡板(21)的底部。4.根据权利要求1所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：设定所述机械抓手(11)的上端面为离焦面，所述控制盒(13)发出指令使所述机械抓手(11)上下移动即可调整离焦量。5.根据权利要求1所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：所述可伸缩导杆(10)通过转轴与所述机械抓手(11)固定连接。6.根据权利要求4所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：所述可伸缩导杆(10)可根据焊件(12)的长度进行自适应的长度调节。7.根据权利要求1所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：在焊接的初始状态，所述的机械抓手(11)的上端面与所述焊件(12)的焊接平面齐平。8.根据权利要求1所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于：所述红外感应接收装置(5)可以接收到所述红外感应发出装置(4)发出的红外信号，通过所述控制系统(9)计算两者的距离差，即可得到焊件移动距离，此距离为焊件焊接长度即焊缝长度。9.根据权利要求1所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于:所述红外感应接收装置(5)和所述控制系统(9)之间以及所述摄像机(7)和所述控制系统(9)之间通过导线连接。10.根据权利要求1所述的激光焊接焊件固定装置，其特征在于:所述导向件(3)为滑轨导杆。

技术总结
本发明公开了一种带有红外测距的激光焊接焊件固定装置，包括激光光源、挡板组件、红外感应发出装置、红外感应接收装置、机械抓手、导向件、可伸缩导杆和控制单元；挡板组件为第一挡板和第二挡板，两个挡板呈竖直方向且平行布置，在两个挡板内侧的某一位置沿着两个挡板的水平方向设有凹槽，导向件设在凹槽内；控制单元为控制系统和控制盒，控制盒的一端可沿第一挡板的凹槽内的导向件滑动，其另一端与焊件连接，控制盒侧面设有红外感应发出装置，其发出装置的水平感应距离内设有红外感应接收装置；机械抓手抓住焊件，让焊件翻转，在机械抓手远离焊件的一端通过可伸缩的导杆与第二挡板的导向件滑动连接；激光光源固定在焊接件的上方。方。方。


技术研发人员：刘红兵 程文浩 李一凡 蔡俊杰
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：2021.12.13
技术公布日：2022/3/8