[发明专利]一种蓝光激光焊接机器人的一体式主副分束装置

说明书

本发明公开了一种蓝光激光焊接机器人的一体式主副分束装置，属于蓝光半导体激光技术领域。包括蓝光光束准直系统、蓝光主副光束分束系统、聚焦系统、副光束准直光束线形转化系统、线性蓝光扫描寻位光路、CCD相机；蓝光光束经蓝光光束准直系统扩束准直后入射至蓝光主副光束分束系统，对蓝光光束进行分解，形成用于蓝光焊接的主光束和用于蓝光扫描的副光束；聚焦系统用于将主光束在指定焊接位置汇聚，进行焊接；副光束准直光束线形转化系统用于将副光束转化为线形激光；线性蓝光扫描寻位光路用于根据被CCD相机接收线形激光的反射光，进行图像处理得到实际焊接的焊点位置。本发明将激光焊接与激光焊缝检测两种功能集中到一个焊接设备上，不需手眼标定。

技术领域

本发明属于蓝光半导体激光技术领域，更具体地，涉及一种蓝光激光焊接机器人的一体式主副分束装置。

背景技术

近年来，对具有高导热性和导电性的铜材料进行激光加工的需求量很大，然而，铜材料对于红外波段的激光吸收率只有10％甚至更小，另一方面，随着波长不断减小至500nm以下，铜材料对光的吸收率急剧增加，这就使得利用蓝光进行高反材料的焊接能够取得更好的加工效果。蓝光半导体激光器在汽车动力电池、航空航天和电气等高精细度要求的领域中，蓝光半导体激光焊接具有强有力的优势。

激光焊接一般会与关节机器人绑定，相对于人工焊接而言，焊接机器人能够大幅度减少焊接人力生产成本，提高焊接工作的自动智能化操作程度，焊接机器人可以在一定的工作空间中自动完成很多种焊接动作，因此可以任意的自动调节每个焊接者的姿态。在机器人焊接的过程中，由于工件变形、焊缝本身不规范以及工件摆放有偏差等问题，时常导致焊缝轨迹与机器人预设轨迹不符的情况。为了改变焊接编程教育被称为盲目焊接的时代，现有的激光焊接机器人体系中，大都会通过附加视觉传感器，通过三角测量原理，从而推得焊缝的真实位置，进而对机器人的轨迹进行实时调整。

激光视觉的工作原理是基于激光三角测距原理，这是一种传统的比较成熟的方法。线激光在整个系统中是作为外加主动光源使用，当倾斜照射到工件焊缝表面，会产生一个激光斑点，激光斑点图像通过反射后进入摄像机，在摄像机的光敏探测器上成像为一个像点。在系统中，焊枪和激光视觉传感器通过固定支架刚性固定，被检测工件的焊缝表面当发生上下或左右移动时，像点的位置也会相应发生变化，所以可以根据像点的位置变化关系来计算焊枪发生的高度和水平方向的位置。

目前，激光焊接机器人设备中，激光焊接头和激光传感器大都为两个独立的个体，在实际的生产应用过程中，用户在将激光传感器安装到激光焊接头上后，需要通过手眼标定等方式，实现传感器扫描位置到焊缝实际位置的转化。如果用户在进行设备维护时，将激光焊接头从机器人上拆下，会导致传感器与激光焊接头之间发生位置偏移，用户需要重新进行手眼标定来确保设备运行时扫描的精确度。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种蓝光激光焊接机器人的一体式主副分束装置，将蓝光焊接所需要的激光焊接头和线扫描传感器融为一体，旨在解决在实际生产焊接过程中需要频繁进行手眼标定以保证设备精确度的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种蓝光激光焊接机器人的一体式主副分束装置，包括沿光路放置的蓝光光束准直系统、蓝光主副光束分束系统、聚焦系统、副光束准直光束线形转化系统、线性蓝光扫描寻位光路、用于观测的CCD相机。蓝光半导体激光器输出的蓝光光束经所述蓝光光束准直系统扩束准直后入射至所述蓝光主副光束分束系统，所述蓝光主副光束分束系统用于对蓝光光束进行分解，形成用于蓝光焊接的主光束和用于蓝光扫描的副光束；

所述聚焦系统用于将主光束在指定焊接位置汇聚，进行焊接；

所述副光束准直光束线形转化系统用于将副光束转化为线形激光，在焊接过程中，线形激光位于焊接位置的正前方，且反射后能被CCD相机接收；

所述线性蓝光扫描寻位光路用于根据被CCD相机接收线形激光的反射光，进行图像处理得到实际焊接的焊点位置。