CN103878483A - 远程激光焊接 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及远程激光焊接。一种将第一部件激光焊接至第二部件的方法，包括：照射指示器激光，该指示器激光被转向镜重新引导，用以形成被引导朝向第一部件和第二部件来在所述部件上生成激光条纹的激光束；以摄像头来检测激光条纹，所述摄像头被同轴地定位，并沿着由激光束限定出的轴线接收图像；以摄像头处理器来处理图像，用以检测所述特征的位置；自动调节激光焊接***，用以应对所述特征的位置；以及激活焊接激光，该焊接激光被引导穿过转向镜，用以将第一部件焊接至第二部件。

Description

远程激光焊接
技术领域
本发明总体涉及激光焊接，并且更特别地涉及对于激光焊接应用自动地定位部件和焊缝。
背景技术
具有焊缝跟踪用以确保恰当的焊接位置的远程激光焊接在本领域中是公知的。现有远程激光焊缝跟踪传感器可以外部激光线发生器光源来获得。一些激光焊接***可以跟踪接头，但不是最初发现接头。这些***通常依赖于机械手运动来将焊接光学器件从一个焊接重新定位至下一焊接，因此不是基于扫描仪的远程激光焊接***。
发明内容
一实施例设想一种将第一部件激光焊接至第二部件的方法，第一部件和第二部件具有区分第一部件与第二部件的可从视觉上检测到的特征，所述方法包括以下步骤：照射指示器激光，该指示器激光被转向镜重新引导，用以形成被引导朝向第一部件和第二部件来在所述部件上生成激光条纹的激光束；以摄像头来检测激光条纹，所述摄像头被同轴地定位，并沿着由激光束限定出的轴线接收图像；以摄像头处理器来处理图像，用以检测所述特征的位置；自动调节激光焊接***，用以应对所述特征的位置；以及激活焊接激光，该焊接激光被引导穿过转向镜，用以将第一部件焊接至第二部件。
一实施例的优点是：通过远程更精确地定位激光焊接，可以通过允许远程激光边缘焊接并降低远程激光搭接焊接所需的凸缘尺寸，来降低车辆质量和成本。该焊接工艺允许适应部件尺寸和定位的波动(公差)，从而允许远程激光边缘焊接工艺，并改善远程激光搭接焊接定位的精确性。另外，远程激光边缘焊接可以降低对用于锌除气的专用技术的需求，从而降低投资和操作成本。而且，该焊接方法可以被用于现有远程激光光学器件，从而消除对专用光学器件的需求。
附图说明
图1是激光焊接***和待焊接的部件的示意图。
图2是待焊接的部件和照射在部件上的激光条纹的示意图。
图3是激光焊接工艺的流程图。
具体实施方式
图1-2示出了用于将第一部件22焊接至第二部件24的激光焊接***20，所述第一部件和第二部件被安装在支承基底26上。激光焊接***20可以包括激光光学器件28和用于相对于激光光学器件28定位所述部件22、24的机构30。激光光学器件28包括转向镜(bending mirror)32，其可以是部分反射性的90度转向镜。转向镜32可以是常规的，因此其细节将不本文中进一步论述。转向镜32可以通过激光光学器件28是可调节的，用以根据需要重新引导激光。
激光焊接***20还可以包括摄像头34和激光光源36(也被称为激光源或激光发生器)。激光发生器36可以***作作为焊接激光的源和指示器激光的源，且两者都被引导到转向镜32中，并被重新引导到激光光学器件28之外，作为激光束38朝向待焊接的部件22、24。替代地，激光指示器可以是附加的激光源，其被同轴地引入到焊接激光束路径中。
摄像头34被安装在激光光学器件28上与激光束38同轴(沿着轴线42)，并且能够在指示器激光照射激光到部件22、24上时检测部件22、24的表面上的激光条纹40(在图2中以虚线示出)。因此，摄像头34被安装在转向镜32上同轴于激光束路径，并通过转向镜32传感图像。
摄像头34位于转向镜32上方并通过转向镜32采集其图像，因此图像直接地同轴于激光束路径38，从而精确地检测在部件22、24上生成的激光条纹40的位置。摄像头34被连接至摄像头处理器44。摄像头处理器44能够采集从摄像头34接收到的图像，并分析包括激光条纹40的图像，用以确定区分第一部件22与第二部件24的特征46在哪里。例如，如果特征46是由于第一部件22堆叠在第二部件24的顶部上而产生的高度上的台阶，则激光条纹40将在部件22、24之间的台阶状边缘的位置处在其中具有偏移48。摄像头处理器44于是能够将该位置信息通信至激光光学器件控制器50。激光光学器件控制器50被连接至激光光学器件28，并且于是能够基于所述位置信息来调节激光光学器件28，用以确保由焊接激光生成的激光束38被精确地引导向将在第一和第二部件22、24之间形成的焊接接头处。
特征(能够由摄像头和摄像头处理器从视觉上传感到的特征)能够是台阶状边缘，如刚在以上论述的。该特征还能够是例如呈一个或两个部分的孔、缝、半径或弯曲部，将允许精确检测两个部件22、24的位置。摄像头34可以是带有图像处理的数码相机，如本领域技术人员公知的。摄像头处理器44能够由用于分析数字图片的软件和硬件的组合构成，如本领域技术人员公知的。
图3是用于使激光与待焊接的部件在这些部件被焊接在一起之前对齐的工艺的流程图，并且将参考图1和2来论述。将第一部件22和第二部件24在用于焊接的相对位置紧固至支承件26，框100。激光源36激活指示器激光，其经由激光光学器件28的转向镜32将激光投射到部件22、24上，框102。
该指示器激光38照射在部件22、24上，用以生成激光条纹40。当该指示器激光照射在部件22、24上时，摄像头34被激活用以检测激光条纹40，框104。来自摄像头34的图像被传送至摄像头处理器44，其分析具有被投射到部件22、24上的激光条纹40的图像，用以检测指示接头的位置的特征46，框106。该位置信息被传送至激光光学器件控制器50，其于是调节激光光学器件28用以应对部件22、24在支承件26上的实际位置，框108。例如，激光引导指令于是可以被自动地生成，用于使该部件位置信息被激光焊接光学器件控制器50使用，用以在激光焊接期间偏移被编程的路径。激光焊接***20现在已准备好焊接部件22、24。在被引导向所述部件的焊接激光束和指示器激光与摄像头34同轴的情况下，确保了焊接激光在空间中相对于所述部件的位置的精确性和特征的检测。
激光源36中的焊接激光现在被激活用以开始将两个部件焊接在一起的实际工艺，框110。随着焊接发生，焊接激光在所述部件上的位置沿着焊接的路径(焊缝)移动，直到焊接接合完成。
虽然本发明的某些实施例已经被详细描述，但是对本发明所涉及领域熟悉的技术人员将意识到用于实践由后附权利要求书限定出的发明的各种替代设计和实施例。

Claims (10)

1. 一种将第一部件激光焊接至第二部件的方法，第一部件和第二部件具有区分第一部件与第二部件的可从视觉上检测到的特征，所述方法包括以下步骤：
(a) 照射指示器激光，该指示器激光被转向镜重新引导，用以形成被引导朝向所述第一部件和第二部件来在所述部件上生成激光条纹的激光束；
(b) 以摄像头来检测所述激光条纹，所述摄像头被同轴地定位，并沿着由所述激光束限定出的轴线接收图像；
(c) 以摄像头处理器来处理所述图像，用以检测所述特征的位置；
(d) 自动调节激光焊接***，用以应对所述特征的位置；以及
(e) 在步骤(d)之后激活焊接激光，该焊接激光被引导穿过所述转向镜，用以将所述第一部件焊接至所述第二部件。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，步骤(d)进一步由以下方式限定出：调节所述转向镜的位置，用以调节激光路径来应对所述特征的位置。
3. 如权利要求2所述的方法，其中，所述特征是在所述第一部件置于所述第二部件上时在所述第一部件与所述第二部件之间的台阶状边缘。
4. 如权利要求2所述的方法，其中，所述指示器激光和所述焊接激光由单个激光发生器源生成。
5. 如权利要求1所述的方法，其中，所述特征是在所述第一部件置于所述第二部件上时在所述第一部件与所述第二部件之间的台阶状边缘。
6. 如权利要求1所述的方法，其中，步骤(d)进一步由以下方式限定出：所述自动调节由控制所述转向镜的位置的激光光学器件控制器来完成。
7. 如权利要求1所述的方法，其中，所述指示器激光和所述焊接激光由单个激光发生器源生成。
8. 如权利要求1所述的方法，其中，步骤(d)进一步由以下方式限定出：所述自动调节是定位机构，其相对于支承所述第一部件和第二部件的支承基底调节包含所述转向镜的激光光学器件的位置。
9. 一种将第一部件激光焊接至第二部件的方法，第一部件和第二部件具有区分第一部件与第二部件的可从视觉上检测到的特征，所述方法包括以下步骤：
(a) 照射指示器激光，该指示器激光被转向镜重新引导，用以形成被引导朝向所述第一部件和第二部件来在所述部件上生成激光条纹的激光束；
(b) 以摄像头来检测所述激光条纹，所述摄像头被同轴地定位，并沿着由所述激光束限定出的轴线接收图像；
(c) 以摄像头处理器来处理所述图像，用以检测所述特征的位置；
(d) 自动调节激光焊接***，用以应对所述特征的位置；以及
(e) 在步骤(d)之后激活焊接激光，其被引导穿过所述转向镜，用以将所述第一部件焊接至所述第二部件，其中所述指示器激光和所述焊接激光由单个激光发生器源生成。
10. 如权利要求9所述的方法，其中，步骤(d)进一步由以下方式限定出：调节所述转向镜的位置，用以调节激光路径来应对所述特征的位置。
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