一种激光钎焊工艺移植方法及可移植数据的激光钎焊装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及激光加工领域，特涉及一种激光钎焊工艺移植方法及可移植数据的激光钎焊装置。本发明专利技术根据产品位置与激光中心位置的偏移量矫正相对位置ΔX和ΔY；在间断出光的同时使用红外温度传感器探测工件表面温度，建立单位时间内激光功率和温度的对应关系来修正激光参数，并在加工的过程中使用全闭环控制方式动态调节激光参数。本发明专利技术可快速自动将多台激光钎焊装置调试到最佳工艺状态。

Laser brazing process transplant method and laser brazing device for portable data

The invention relates to the field of laser processing, in particular to a laser brazing process transplant method and a laser brazing device for portable data. This invention corrects the relative position Delta X and the delta Y according to the offset of the product position and the laser center position, and uses the infrared temperature sensor to detect the workpiece surface temperature while discontinuous out of light, and establishes the corresponding relation between the laser power and the temperature in the unit time to correct the laser parameters, and uses the full closed loop control in the process of processing. The dynamic adjustment of the laser parameters. The invention can quickly and automatically debug a plurality of laser brazing devices to the optimum technological state.

【技术实现步骤摘要】
一种激光钎焊工艺移植方法及可移植数据的激光钎焊装置
本专利技术涉及激光加工领域，特涉及一种激光钎焊工艺移植方法及可移植数据的激光钎焊装置。
技术介绍
在激光钎焊加工领域，加工时激光的位置、功率大小等工艺参数直接影响加工产品的品质。而且在加工品质要求越高的场合，焊接工艺参数的允许波动范围越小。当设备批量化生产时，由于激光镜片、机械加工件等生产一致性差异以及工人装配等因素的影响，每台设备的最佳工艺参数往往不一样。如果需要将每台设备调试到最佳工作状态，现有方案是采用人工逐台设备调试。即便最佳工艺参数相差不大，反复调试也消耗了大量的人力物力财力，延长了设备批量使用的准备周期。当设备定期维护后，生产工艺参数又需要逐一确认。这些都大幅增加了设备的生产使用成本。此外，随着产品工艺要求的提高，加工时对材料表面温度的要求也越来越严格。在激光工艺参数移植的同时，也需要严格控制产品表面的加工温度。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种激光钎焊工艺移植方法及可移植数据的激光钎焊装置。本专利技术使用工业相机和镜头读取激光覆盖产品的比例来调整ΔZ；使用工业相机和镜头读取产品位置，根据产品位置与激光中心位置的偏移量矫正相对位置ΔX和ΔY；在持续出光的同时使用红外温度传感器探测工件表面温度，建立单位时间内激光功率和温度的对应关系来修正激光参数并在加工的过程中使用全闭环控制方式动态调节激光参数。采用本专利技术的装置和方法可以在批量化调试设备时，完成一台设备的工艺调试后，可快速自动将其他所有设备调试到最佳工艺状态，也可实现远程调试和维修。本专利技术的技术方案是：一种可移植数据的激光钎焊装置，包括激光钎焊头和三维工作台，其特征在于：所述的三维工作台包括平移X轴、龙门结构、加工载台、平移Y轴、垂直Z轴、固定转接板；平移X轴安装在龙门结构上，垂直Z轴安装在平移X轴上；固定转接板安装在垂直Z轴上，激光钎焊头安装固定转接板；加工载台安装在平移Y轴上，平移Y轴驱动加工载台在龙门结构的正下方前后移动；所述的激光钎焊头包括工业相机、激光0°全反镜、成像镜头、第一全反透镜、第二半反半透镜、第三半反半透镜、激光聚焦镜、红外光源、红外测温传感器、激光准直镜和光纤；红外测温传感器下部设置第二半反半透镜，激光准直镜下部设置第一全反透镜，第一全反透镜和第二半反半透镜平行设置，第一全反透镜和第二半反半透镜反射方向设置第三半反半透镜，第三半反半透镜将第一全反透镜和第二半反半透镜反射的光转向90°，并在该反射方向上依次设置激光聚焦镜、红外光源和待加工产品；在反射的光反方向上依次设置成像镜头、激光0°全反镜和工业相机。本专利技术还公开了一种激光钎焊工艺移植方法，包括生成可移植数据文件的步骤、待移植设备自准备的步骤、执行参数移植的步骤；生成可移植数据文件的步骤包含测量可移植数据激光钎焊装置的激光功率与温度关系函数的步骤，执行参数移植的步骤包含测量待移植设备的激光功率与温度关系函数的步骤；可移植数据文件包括视觉成像系统参数、视觉标定系统参数、加工产品特征参数、激光工艺参数、移植辅助参数；视觉成像系统参数包括：工业相机的曝光值Ce、增益值Cg、图像对比度Cc、镜像参数Cmx和Cmy、图像评价坐标Cx、Cy、Cz、图像清晰度评价值Cp、图像灰度分布曲线峰值Ck；视觉标定参数包括预先设定的包含特定轮廓信息的标定特征模板Bv、标定坐标矩阵Bm、激光中心定位时的相机曝光值Bce、激光标定功率Bp；加工产品特征参数包括加工点个数Pn和每个加工点对应的包含特定灰度、形状特征的视觉定位模板参数Pv；激光钎焊装置的激光工艺参数包括激光加工坐标Lx、Ly、Lz、激光功率Lp、激光加工时间Lt，加工温度Lc；移植辅助参数包括工业相机的曝光参数Fce、激光功率Flp、激光时间Flt、离焦量Ffl，离焦状态；测量可移植数据激光钎焊装置的激光功率与温度的关系函数T；待移植设备自准备的步骤包括：将可移植数据文件拷贝到待移植设备上，待移植设备与首台可移植数据的激光钎焊装置结构功能相同，开始参数移植前待移植设备的三维工作台定位至坐标Cx、Cy、Cz点，将工业相机曝光值Ce、增益值Cg、图像对比度Cc、镜像参数Cmx和Cmy应用到成像系统，采集图像并计算图像清晰度评价值Cp’和图像灰度分布曲线峰值Ck’，根据Cp、Ck、Cp’和Ck’微调相机曝光值Ce’、增益值Cg’、图像对比度Cc’、定位点Z轴坐标Cz’，使Cp-Cp’和Ck-Ck’近似等于零；将工业相机曝光值设置为Bce并控制激光器以激光标定功率Bp持续出光，使用图像处理工具计算出亮斑中心点Blx,Bly，将三维工作台移动至平台标定坐标矩阵Bm的每一个标定点，获取视觉系统图像，计算并记录标定特征模板Bv的图像坐标，得到与平台坐标矩阵Bm对应的图像坐标矩阵Bm’，根据Bm和Bm’即可建立图像坐标系与三维工作台中X、Y轴形成的平面坐标系的对应关系Bt，完成标定工作；其中Bm＝Bt*Bm’执行参数移植的步骤：开始激光参数移植后，待移植设备的三维工作台首先定位至坐标Lx、Ly、Lz处，设置视觉系统曝光时间为Fce、激光功率为Flp，调节Lz的大小，激光光斑覆盖加工位置的面积百分比Fap’不断变化，Ffs’持续更新，当调节到Fap’最小时，Z轴坐标对应激光焦点，将Z轴再移动Ffl且Ffs’＝Ffs时，当前工作台Z轴坐标Lz’即为移植后适合当前设备的最佳激光焦距坐标；此时在图像中搜索Bv的坐标Bvx、Bvy，经标定参数Bt转换后得到激光最佳工作位置的坐标Lx’和Ly’；待移植设备的三维工作台定位至Lx’、Ly’、Lz’处，设置视觉系统曝光时间为Fce，在此状态下测量待移植设备的的激光功率与温度的关系函数T’；Lc表示加工温度，当T0＝Lc时，取激光功率P0’，使T0＝f(P0’)，在待移植设备种激光功率P0’为最佳工作功率。根据如上所述的激光钎焊工艺移植方法，其特征在于：待移植设备生产过程中，使用红外测温传感器感知被加工对象表面温度，经PID算法闭环控制激光功率，从而精确控制加工温度，其中PID算法如下：式中t表示采样时间，e(t)表示红外测温传感器探测到的温度闭环控制时的温度监控区域中的平均温度。根据如上所述的激光钎焊工艺移植方法，其特征在于：测量可移植数据激光钎焊装置的激光功率与温度的关系函数T的步骤为：以激光功率Flp*k(k＝0.1、0.2……1)陆续启动激光器以时间Flt发射激光，记录每次发射激光时红外测温传感器探测的最高温度Tm1、Tm2……Tm10，且每次发射激光的温度间隔30秒，直线拟合10个采用温度点即可得到激光功率与温度的关系函数T＝f(p)。根据如上所述的激光钎焊工艺移植方法，其特征在于：测量待移植设备的的激光功率与温度的关系函数T’的步骤为：以激光功率Flp*k(k＝0.1、0.2……1)陆续启动激光器以时间Flt发射激光，记录每次发射激光时红外测温传感器探测的最高温度Tm1’、Tm2’……Tm10’，且每次发射激光的温度间隔30秒，直线拟合10个采用温度点可得到激光功率与温度的关系函数T’＝f(p)。根据如上所述的激光钎焊工艺移植方法，其特征在于：所述的可移植数据的激光钎焊装置出厂时，工业相机的焦平面和激光焦点差距小于1毫米，工业相机的景本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种激光钎焊工艺移植方法，包括生成可移植数据文件的步骤、待移植设备自准备的步骤、执行参数移植的步骤；生成可移植数据文件的步骤包含测量可移植数据激光钎焊装置的激光功率与温度关系函数的步骤，执行参数移植的步骤包含测量待移植设备的激光功率与温度关系函数的步骤；可移植数据文件包括视觉成像系统参数、视觉标定系统参数、加工产品特征参数、激光工艺参数、移植辅助参数；视觉成像系统参数包括：工业相机的曝光值Ce、增益值Cg、图像对比度Cc、镜像参数Cmx和Cmy、图像评价坐标Cx、Cy、Cz、图像清晰度评价值Cp、图像灰度分布曲线峰值Ck；视觉标定参数包括预先设定的包含特定轮廓信息的标定特征模板Bv、标定坐标矩阵Bm、激光中心定位时的相机曝光值Bce、激光标定功率Bp；加工产品特征参数包括加工点个数Pn和每个加工点对应的包含特定灰度、形状特征的视觉定位模板参数Pv；激光钎焊装置的激光工艺参数包括激光加工坐标Lx、Ly、Lz、激光功率Lp、激光加工时间Lt，加工温度Lc；移植辅助参数包括工业相机的曝光参数Fce、激光功率Flp、激光时间Flt、离焦量Ffl，离焦状态；测量可移植数据激光钎焊装置的激光功率与温度的关系函数T；待移植设备自准备的步骤包括：将可移植数据文件拷贝到待移植设备上，待移植设备与首台可移植数据的激光钎焊装置结构功能相同，开始参数移植前待移植设备的三维工作台定位至坐标Cx、Cy、Cz点，将工业相机曝光值Ce、增益值Cg、图像对比度Cc、镜像参数Cmx和Cmy应用到成像系统，采集图像并计算图像清晰度评价值Cp’和图像灰度分布曲线峰值Ck’，根据Cp、Ck、Cp’和Ck’微调相机曝光值Ce’、增益值Cg’、图像对比度Cc’、定位点Z轴坐标Cz’，使Cp‑Cp’和Ck‑Ck’近似等于零；将工业相机曝光值设置为Bce并控制激光器以激光标定功率Bp持续出光，使用图像处理工具计算出亮斑中心点Blx,Bly，将三维工作台移动至平台标定坐标矩阵Bm的每一个标定点，获取视觉系统图像，计算并记录标定特征模板Bv的图像坐标，得到与平台坐标矩阵Bm对应的图像坐标矩阵Bm’，根据Bm和Bm’即可建立图像坐标系与三维工作台中X、Y轴形成的平面坐标系的对应关系Bt，完成标定工作；其中Bm＝Bt*Bm’执行参数移植的步骤：开始激光参数移植后，待移植设备的三维工作台首先定位至坐标Lx、Ly、Lz处，设置视觉系统曝光时间为Fce、激光功率为Flp，调节Lz的大小，激光光斑覆盖加工位置的面积百分比Fap’不断变化，Ffs’持续更新，当调节到Fap’最小时，Z轴坐标对应激光焦点，将Z轴再移动Ffl且Ffs’＝Ffs时，当前工作台Z轴坐标Lz’即为移植后适合当前设备的最佳激光焦距坐标；此时在图像中搜索Bv的坐标Bvx、Bvy，经标定参数Bt转换后得到激光最佳工作位置的坐标Lx’和Ly’；待移植设备的三维工作台定位至Lx’、Ly’、Lz’处，设置视觉系统曝光时间为Fce，在此状态下测量待移植设备的的激光功率与温度的关系函数T’；Lc表示加工温度，当T0＝Lc时，取激光功率P0’，使T0＝f(P0’)，则待移植设备种激光功率P0’为最佳工作功率。...

【技术特征摘要】
1.一种激光钎焊工艺移植方法，包括生成可移植数据文件的步骤、待移植设备自准备的步骤、执行参数移植的步骤；生成可移植数据文件的步骤包含测量可移植数据激光钎焊装置的激光功率与温度关系函数的步骤，执行参数移植的步骤包含测量待移植设备的激光功率与温度关系函数的步骤；可移植数据文件包括视觉成像系统参数、视觉标定系统参数、加工产品特征参数、激光工艺参数、移植辅助参数；视觉成像系统参数包括：工业相机的曝光值Ce、增益值Cg、图像对比度Cc、镜像参数Cmx和Cmy、图像评价坐标Cx、Cy、Cz、图像清晰度评价值Cp、图像灰度分布曲线峰值Ck；视觉标定参数包括预先设定的包含特定轮廓信息的标定特征模板Bv、标定坐标矩阵Bm、激光中心定位时的相机曝光值Bce、激光标定功率Bp；加工产品特征参数包括加工点个数Pn和每个加工点对应的包含特定灰度、形状特征的视觉定位模板参数Pv；激光钎焊装置的激光工艺参数包括激光加工坐标Lx、Ly、Lz、激光功率Lp、激光加工时间Lt，加工温度Lc；移植辅助参数包括工业相机的曝光参数Fce、激光功率Flp、激光时间Flt、离焦量Ffl，离焦状态；测量可移植数据激光钎焊装置的激光功率与温度的关系函数T；待移植设备自准备的步骤包括：将可移植数据文件拷贝到待移植设备上，待移植设备与首台可移植数据的激光钎焊装置结构功能相同，开始参数移植前待移植设备的三维工作台定位至坐标Cx、Cy、Cz点，将工业相机曝光值Ce、增益值Cg、图像对比度Cc、镜像参数Cmx和Cmy应用到成像系统，采集图像并计算图像清晰度评价值Cp’和图像灰度分布曲线峰值Ck’，根据Cp、Ck、Cp’和Ck’微调相机曝光值Ce’、增益值Cg’、图像对比度Cc’、定位点Z轴坐标Cz’，使Cp-Cp’和Ck-Ck’近似等于零；将工业相机曝光值设置为Bce并控制激光器以激光标定功率Bp持续出光，使用图像处理工具计算出亮斑中心点Blx,Bly，将三维工作台移动至平台标定坐标矩阵Bm的每一个标定点，获取视觉系统图像，计算并记录标定特征模板Bv的图像坐标，得到与平台坐标矩阵Bm对应的图像坐标矩阵Bm’，根据Bm和Bm’即可建立图像坐标系与三维工作台中X、Y轴形成的平面坐标系的对应关系Bt，完成标定工作；其中Bm＝Bt*Bm’执行参数移植的步骤：开始激光参数移植后，待移植设备的三维工作台首先定位至坐标Lx、Ly、Lz处，设置视觉系统曝光时间为Fce、激光功率为Flp，调节Lz的大小，激光光斑覆盖加工位置的面积百分比Fap’不断变化，Ffs’持续更新，当调节到Fap’最小时，Z轴坐标对应激光焦点，将Z轴再移动Ffl且Ffs’＝Ffs时，当前工作台Z轴坐标Lz’即为移植后适合当前设备的最佳激光焦距坐标；此时在图像中搜索Bv的坐标Bvx、Bvy，经标定参数Bt转换后得到激光最佳工作位置的坐标Lx’和Ly’；待移植设备的三维工作台定位至Lx’、Ly’、Lz’处，设置视觉系统曝光时间为Fce，在此状态下测量待移植设备的的激光功率与温度的关系函数T’；Lc表示加...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐琦，王浩，叶凯，
申请(专利权)人：武汉比天科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42