CN105880832A - 同轴ccd 激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置及其使用方法 - Google Patents

同轴ccd 激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置及其使用方法 Download PDF

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张瑄珺
王健超
申继敏
丁鼎
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李炜
韩华
张伟
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Abstract

同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置及其使用方法，首先采用了同轴CCD机器视觉定位***，与激光***完全同光路，使用激光器的镜头进行图像采集及定位，保证了定位精度。其次采用激光穿透点焊，使得三明治面板表面变形小，焊接速度大大提高，易于实现自动化焊接，从而提高焊接的效率。

Description

同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置及其使用方法
技术领域
本发明属于激光焊接技术领域，具体讲就是涉及一种同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置及其使用方法。
背景技术
随着资源节约型社会的提出,对工业装备轻量化和可靠性提出了更高的要求。蜂窝夹层结构三明治板是由上面板、下面板和连接上下面板的蜂窝结构芯板组成，具有高的比刚度、低密度、绝热和防火、抗冲击等优点，能明显减轻质量，具有良好的吸声、隔声和隔热性能，因此蜂窝结构三明治板广泛应用于航空航天等领域。
对于夹层结构来说，面板与夹芯的连接至关重要，其连接质量直接影响夹层结构的性能。目前常见的面板与夹芯的连接方式采用胶接、钎焊、缝焊、界面瞬间液相扩散轧制、激光焊等方法将面板与芯板连接起来,其中胶接法存在接缝强度低、寿命短、质量难以保证等问题；钎焊法和界面瞬间液相扩散轧制法都需要在接缝处放置钎料或中间层，工序较复杂；缝焊的焊接性能因为缝焊接头的密封性和耐蚀性要求使其对缺陷的敏感性增大,使结合性降低。激光焊接是利用高能量激光束作为热源的一种高效精密焊接方法,具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、高精度、适应性强、易于实现自动化等优点,但现有的激光焊接定位精度不高，容易造成焊缝偏离误差。
发明内容
本发明的目的就是针对现有的蜂窝结构三明治板的面板与夹芯的连接方式存在强度低、精准度低等技术缺陷，提供一种同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明 治板的装置及其使用方法，利用激光焊接的方式制作蜂窝结构三明治板。
技术方案
为了实现上述技术目的，本发明设计的同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置，其特征在于：它包括光纤激光器、合光镜、CCD机器视觉定位***、控制***、XY光束扫描***、F-θ远心镜和工作平台,其特征在于：所述合光镜与光纤激光器连接，所述XY光束扫描***与合光镜连接，所述F-θ远心镜与XY光束扫描***连接，经F-θ远心镜聚焦后的激光光束光路上设置有工作平台，所述CCD机器视觉定位***与合光镜连接；
所述光纤激光器，CCD机器视觉定位***，XY光束扫描***和工作平台受控制***控制。
所述CCD机器视觉定位***光路采取内置式，与激光的光路同轴，并使用光纤激光器的镜头进行取像。
利用上述装置进行盲焊蜂窝结构三明治板的方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：
第一步，固定工件:将蜂窝芯板固定于工作台上；
第二步，建立坐标系：
首先同轴CCD机器视觉定位***建立XY平面坐标系，并在坐标系内对蜂窝结构的特征节点进行图样采集并保存；
接着建立激光器焊接区域XY平面坐标系，并对图样采集的坐标系和焊接区域的坐标系进行校准对位，保持两个坐标系完全重合；
第三步，激光焊接:将待测工件的上面板覆盖在蜂窝芯板上，光纤激光器通过已采集的图样对上面板和蜂窝芯板的蜂窝节点进行穿透点焊；
第四步，按照前三步的方法将下面板焊接在蜂窝芯板上。
进一步，所述第二步中同轴CCD机器视觉定位***建立的图样采集坐标系和激光器焊接区域的坐标系完全重合。
进一步，所述第三步中激光焊接采用盲焊的激光穿透点焊。
有益效果
本发明首先采用了同轴CCD机器视觉定位***，与激光***完全同光路，使用激光器的镜头进行图像采集及定位，保证了定位精度。其次采用激光穿透点焊，使得三明治面板表面变形小，焊接速度大大提高，易于实现自动化焊接，从而提高焊接的效率。
附图说明
附图1是本发明实施例中装置结构示意图。
附图2是本发明实施例中蜂窝结构三明治板工件的结构示意图。
附图3是本发明实施例中蜂窝结构芯板放大图样上特征节点示意图。
附图4本发明实施例同轴CCD激光盲焊方法的流程图。
具体实施例
下面结合附图和实施例，对本发明做进一步说明。
实施例
如附图1所示，同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置，其特征在于：它包括光纤激光器1、合光镜2、CCD机器视觉定位***3、控制***4、XY光束扫描***5、F-θ远心镜6和工作平台7，所述合光镜2与光纤激光器1连接，接收激光器发射的光线，所述XY光束扫描***5与合光镜2连接，对接收到的激光光线进行扫描路径控制，所述F-θ远心镜6与XY光束扫描***5连接，对激光光线进行聚焦，聚焦后的激光光束作用于工作平台7上的蜂窝结构三明治板8。蜂窝结构芯板特征节点的图像光线经由F-θ远心镜6与XY光束扫描***5中的光路返回，所述CCD机器视觉定位***3与合光镜2连接，用来采集加工工件特征节点的反射图像。所述CCD机器视觉定位***3光路采取内置式，与激光器1发出的激光的光路同轴，并使用光纤激光器1的镜头进行取像。所述光纤激光器1，CCD机器视觉定位***3，XY光束扫描***5和工作平台7受控 制***4控制。图中实线箭头表示激光光束的方向，虚线箭头表示加工工件特征节点采集图像的反射方向。
如附图2和3所示，现有焊蜂窝结构三明治板8包括上面板801、下面板802、蜂窝芯板803，蜂窝芯板803放大图样上特征节点804。
如附图4所示，利用上述装置进行盲焊蜂窝结构三明治板8，它包括以下几个步骤：
第一步，固定工件:将蜂窝芯板803固定于工作平台7上；
第二步，建立坐标系：
首先同轴CCD机器视觉定位***3建立XY平面坐标系，并在坐标系内对蜂窝结构的特征节点804进行图样采集并保存；
接着建立激光器焊接区域XY平面坐标系，并对图样采集的坐标系和焊接区域的坐标系进行校准对位，保持两个坐标系完全重合；
所述同轴CCD机器视觉定位***3建立的图样采集坐标系和激光器焊接区域的坐标系完全重合；
第三步，激光焊接:将工件的上面板801覆盖在蜂窝芯板803上，光纤激光器通过已采集的图样对上面板801和蜂窝芯板的蜂窝节点804进行盲焊的激光穿透点焊。
第四步，按照以上三个步骤的方法将下面板802焊接在蜂窝芯板上。
本发明首先采用了同轴CCD机器视觉定位***，与激光***完全同光路，使用激光器的镜头进行图像采集及定位，保证了定位精度。其次采用激光穿透点焊，使得三明治面板表面变形小，焊接速度大大提高，易于实现自动化焊接，从而提高焊接的效率。
本实施例所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均 应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”、“顺时针”、“逆时针”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

Claims (5)

1.同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置，其特征在于：它包括光纤激光器(1)、合光镜(2)、CCD机器视觉定位***(3)、控制***(4)、XY光束扫描***(5)、F-θ远心镜(6)和工作平台(7),其特征在于：所述合光镜(2)与光纤激光器(1)连接，所述XY光束扫描***(5)与合光镜(2)连接，所述F-θ远心镜(6)与XY光束扫描***(5)连接，经F-θ远心镜(6)聚焦后的激光光束光路上设置有工作平台(7)，所述CCD机器视觉定位***(3)与合光镜(2)连接；
所述光纤激光器(1)，CCD机器视觉定位***(3)，XY光束扫描***(5)和工作平台(7)受控制***(4)控制。
2.如权利要求1所述的一种同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置，其特征在于：所述CCD机器视觉定位***(3)光路采取内置式，与激光器(1)输出的激光光路同轴，并使用光纤激光器(1)的镜头进行取像。
3.利用上述装置进行盲焊蜂窝结构三明治板的方法，其特征在于，它包括以下几个步骤：
(1)固定工件:将蜂窝芯板固定于工作平台上；
(2)建立坐标系：
首先同轴CCD机器视觉定位***建立XY平面坐标系，并在坐标系内对蜂窝结构的特征节点进行图样采集并保存；
接着建立激光器焊接区域XY平面坐标系，并对图样采集的坐标系和焊接区域的坐标系进行校准对位，保持两个坐标系完全重合；
(3)激光焊接:将工件的上面板覆盖在蜂窝芯板上，光纤激光器通过已采集的图样对上面板和蜂窝芯板的蜂窝节点进行穿透点焊；
(4)按照步骤(1)～(3)的方法将下面板焊接在蜂窝芯板上。
4.如权利要求3所述的同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置的使用方法,其特征在于：所述步骤(2)中同轴CCD机器视觉定位***建立的图样采集坐标系和激光器焊接区域的坐标系完全重合。
5.如权利要求3所述的同轴CCD激光盲焊蜂窝结构三明治板的装置的使用方法,其特征在于：所述步骤(3)中激光焊接采用盲焊的激光穿透点焊。
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