[实用新型]一种激光焊接离焦量测定装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及激光焊接技术领域，特别涉及一种激光焊接离焦量测定装置。

背景技术

激光焊接技术由于具有作用时间短、效率高、速度快、变形小、焊缝质量高和焊接精度高、易于实现自动化等优点，在汽车、火车、船舶、航空航天、机械制造等技术领域得到广泛应用并逐步取代传统的电弧焊接工艺。

激光焊接前需进行一定准备工作，其中需要进行前期示教准备阶段，其中焊接离焦量调试是一个难点，尤其对于不同板厚材料激光加工，所需离焦量调试将增加大量工作，并且人工调试精度较低，难以达到预期工艺要求。

激光焊接技术中，离焦量是指激光光束聚焦焦点相对工件材料表面的距离，焦点位于材料表面上方称为正离焦，焦点位于材料表面下方或者内部则称为负离焦。离焦量对于焊缝形状、熔深和熔宽有较大影响，因此为了保证焊缝质量，需要严格控制焊接离焦量。

现有技术中，用于激光焊接时离焦量的监控方法主要包括直接测量法、工装定位法等，直接测量法使用测量工具，例如卡尺等直接测量透镜到待焊接工件的距离，而工装定位法则是按照不同离焦量制作不同长度的工装，通过工装长度确定焊接离焦量。上述两种方法在平板焊接时可直接使用，但其工作效率较低，当焊缝为三维曲线时，上述两种焊接方法在焊接时无法实现离焦量的实时控制。当被测量工件的数学模型未知或很难直接获取时，就要先对待测量轨迹实施布点测量，再把这些指定点的测量数据进行相应的算法处理，从而得到待测轨迹的理想数学模型。如果采用手工点动测量，则存在精度误差，对操作者要求较高以及存在费时费力等缺陷，因此迫切需要一种新的方法以解决上述的技术问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种测量便捷、精度较高、可靠性和通用性强的激光焊接离焦量测定装置，旨在提高激光焊接离焦量测定的可靠性、精度以及工作效率。

为实现上述目的，本实用新型提出的一种激光焊接离焦量测定装置，包括激光测头、控制器盒以及计算机，所述激光测头内部设有激光发射器发出可见光照射于焊缝表面，所述控制器盒内部设有PSD探测器接收焊缝反射光线，所述激光测头和所述控制器盒固定相连，所述激光测头中心线和所述控制器盒中心线相交；所述计算机分别与所述激光发射器和所述PSD探测器电连接。

优选地，所述PSD探测器包括相互电连接的PSD光电位敏元件驱动电路和A/D转换电路，所述PSD光电位敏元件驱动电路接收反射光线并将光信号转换为模拟信号，所述A/D转换电路将模拟信号转换为数字信号并发送至所述计算机。

优选地，所述激光测头被第一伺服驱动系统驱动沿不同方向进行移动，所述第一伺服驱动系统与所述计算机电连接。

优选地，所述第一伺服驱动系统设有多个伺服电机驱动所述激光测头沿X轴、Y轴、Z轴方向移动。

优选地，待焊工件放置于工作台顶面，所述工作台被第二伺服驱动系统驱动进行水平面方向移动，所述第二伺服驱动系统设有多个伺服电机驱动所述工作台沿X轴、Y轴方向移动。

优选地，所述激光测头底部设有缩束凸透镜。

优选地，所述控制器盒朝向焊件的一端设置有接收凸透镜。

优选地，所述计算机通过CAN现场总线分别与所述激光发射器以及所述PSD探测器相连。

本实用新型技术方案相对于现有技术具有以下优点：

(1)测量便捷。本实用新型技术方案的激光焊接离焦量测定装置克服了现有技术中使用常规工具而引起读数引入的误差，实现非接触距离测量离焦量，避免常规测量对于工件的损伤，能够实现在狭小空间内对于离焦量的测距，可提高加工效率。

(2)精度较高。本实用新型技术方案的激光焊接离焦量测定装置中，只需要光线能够达到的区域，便可进行离焦量的测量，并且测量精度不在取决于操作人员所确定的测量间距精度，因此可以实现对任意平面焊接过程中离焦量的实时控制，同时采用一维PSD电路控制原理采集数据点并结合算法进行处理，在节约成本的基础上保证测量的精度。

(3)可靠性和通用性强。本实用新型技术方案中，激光发射器发射的可见光点光源为非接触式测头，激光发射器抗震性好、精度稳定且可在高温下正常工作，因此使得激光焊接离焦量测定装置整体稳定性高。同时本实用新型技术方案中，使用CAN现场总线作为数据传输通道，从而使得激光焊接离焦量测定装置具有可靠性高、实时性好、数据传输速度高、连接方便以及通用性强等优点。

附图说明