一种激光玻璃焊接控制系统及方法技术方案

本发明专利技术公开一种激光玻璃焊接控制系统，包括主控装置、运动控制装置、运动平台、拍摄装置、测距装置、激光焊接装置和外光路系统，所述主控装置与运动控制装置、拍摄装置和测距装置连接，所述运动控制装置与激光焊接装置和运动平台连接，所述运动控制装置用于调节运动平台与激光焊接装置之间的相对距离，所述外光路系统用于将激光入射到待焊接件上，所述待焊接件置于运动平台上。本发明专利技术还公开一种激光玻璃焊接控制方法。本发明专利技术能够降低焦面位置变化对焊接效果的影响，解决玻璃焊接过程中激光功率突然变化带来的重点问题及平台移动速度不均匀带来的焊接效果不均匀问题，保证激光玻璃焊接效果的一致性和稳定性。

A control system and method of laser glass welding

【技术实现步骤摘要】
一种激光玻璃焊接控制系统及方法
本专利技术涉及激光焊接加工
，尤其涉及一种激光玻璃焊接控制系统及方法。
技术介绍
玻璃作为一种非晶无机非金属材料,凭借化学特性稳定、透明、硬度高、美观等优势,在医疗、航天、建筑、日用、艺术、医疗、化学、电子、仪表、核工程等领域具有广泛的应用。玻璃的广泛应用带动了玻璃加工方法、工艺、设备的快速发展。市场对玻璃焊接的需求快速增加，传统的玻璃成型、切割工艺无法满足复杂的应用需求。传统的激光玻璃焊接工艺是在焊接界面处出添加焊接辅料，然后使激光聚焦到辅料上。辅料先融化再凝固，这样两块玻璃就连接在了一起。由于焊接处添加的焊料通常不具备玻璃“中性”、化学性质稳定的特点，易腐蚀、老化，通过这种方式焊接出来的玻璃产品的应用场景具有很大的局限性。目前不添加辅料、采用超快激光器对玻璃直接焊接，成为热门的研究方向。相较于传统焊接中的金属材料，由于玻璃材料具有平整度差、硬度高、脆性大、内部应力大等特点，且超快激光器具有焦深较短等特点，因此在直接玻璃焊接中会遇到以下难题：(1)玻璃材料平整度差、硬度高，焊接面贴合难度大，焊接焦面位置变化较大导致焊接效果不一致；(2)玻璃内部应力大，在焊接过程中(特别是激光器出光关光时)激光能量变化较快时焊接效果差异大，甚至会出现裂纹；(3)玻璃材料加工一致性较差，尺寸波动大，同一种产品也难以采用固定的加工模板进行加工；上述问题导致激光焊接中，焊接效果不稳定，难以批量生产。因此，有必要提出一种激光玻璃焊接控制系统及方法，以解决现有技术中存在的至少一个问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种激光玻璃焊接控制系统及方法，保证激光玻璃焊接效果的一致性和稳定性。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种激光玻璃焊接控制系统，包括主控装置、运动控制装置、运动平台、拍摄装置、测距装置、激光焊接装置和外光路系统，所述主控装置与运动控制装置、拍摄装置和测距装置连接，所述运动控制装置与激光焊接装置和运动平台连接，所述运动控制装置用于调节运动平台与激光焊接装置之间的相对距离，所述外光路系统用于将激光入射到待焊接件上，所述待焊接件置于运动平台上。优选地，所述运动控制装置与激光焊接装置连接，通过移动激光焊接装置来控制焊接头与待焊接件之间的相对距离。优选地，所述运动控制装置与运动平台连接，通过移动运动平台来控制激光焊接装置的焊接头与待焊接件之间的相对距离。一种激光玻璃焊接控制方法，包括：抓取焊接区域的轮廓，生成加工模板；测量焊接路径不同位置的焦面高度，保存到加工模板中；设置焊接路径不同位置的激光功率，使相邻位置之间的激光功率在预定范围内线性变化，并保存到加工模板中；焊接开始，先将运动平台加速到设定速度，然后线性增加激光功率，使得运动平台到达焊接开始位置时，运动平台移动速度及激光功率均达到焊接设定值；焊接过程中，相邻位置之间，保持运动平台移动速度不变，激光功率线性变化，焦面高度线性变化；到达焊接结束位置时，先将激光功率线性降低到设定值，关闭激光，然后将运动平台减速至停止。优选地，在相邻位置之间，插入若干焊接位置，计算每个焊接位置的焦面高度及激光功率，保存到加工模板中。优选地，依据焦面高度及激光功率在相邻位置之间的线性变化，计算得到插入的若干焊接位置的焦面高度及激光功率，若干焊接位置的焦面高度及激光功率均线性变化。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术通过运动平台带动拍摄装置和测距装置移动，通过拍摄装置获取焊接区域的焊接轮廓，通过测距装置测量焊接路径不同位置的焦面高度，通过主控装置生成加工模板并进行加工模板设置，通过激光焊接装置进行激光焊接，通过外光路系统将激光入射到待焊接件上，通过运动控制装置控制运动平台与激光焊接装置焊接头之间的相对距离，保证焊接效果的一致性和稳定性。(2)本专利技术首先抓取焊接区域轮廓，生成加工模板，然后测量焊接路径不同位置的焦面高度并保存到加工模板中，设置焊接路径不同位置的激光功率并保存到加工模板中，在焊接开始时，先将放置有待焊接件的运动平台加速到设定速度，然后线性增加激光功率，直到达到焊接设定值，在焊接过程中，保持运动平台移动速度不变，相邻位置之间激光功率线性变化，使得激光能够渐入式地入射到待焊接件上，在焊接结束时，先将激光功率线性降低至设定值再关闭激光，使得激光能够平滑离开待焊接件，避免了玻璃焊接过程中激光功率突然增大或减小带来的重点或裂纹问题；另外，在焊接过程中，焦面高度线性变化，避免了玻璃焊接中焊接焦面位置变化较大导致焊接效果不一致的问题。(3)本专利技术在每相邻两个位置之间插入若干焊接位置，获取每个焊接位置的焦面高度及激光功率，且在焊接过程中，保持相邻焊接位置之间的焦面高度及激光功率均线性变化，以进一步降低焦面位置变化对焊接效果的影响。(4)本专利技术在玻璃焊接过程中，保持运动平台移动速度不变，避免了玻璃焊接过程中平台移动速度不均匀带来的焊接效果不均匀问题。附图说明图1为根据本专利技术实施例的激光玻璃焊接控制系统的示意图。图2为根据本专利技术实施例的激光玻璃焊接的加工路径-平台速度-激光功率之间的关系示意图。图3为根据本专利技术实施例的激光玻璃焊接的待焊接件示意图。图4为根据本专利技术实施例的激光玻璃焊接控制方法进行焊接时各项参数的变化示意图。图5为传统焊接方法进行焊接时各项参数的变化示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动条件下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供一种激光玻璃焊接控制系统，如图1所示，包括主控装置、运动控制装置、运动平台、拍摄装置、测距装置、激光焊接装置和外光路系统，所述主控装置与运动控制装置、拍摄装置和测距装置连接，所述运动控制装置与激光焊接装置和运动平台连接，所述运动控制装置用于调节运动平台与激光焊接装置之间的相对距离，所述外光路系统用于将激光入射到待焊接件上，所述待焊接件置于运动平台上。其中，所述运动平台用于带动拍摄装置和测距装置移动，以及用于放置待焊接件；所述拍摄装置，如工业相机，用于获取焊接区域的焊接轮廓；所述测距装置，如测距仪，用于测量焊接路径不同位置的焦面高度；所述主控装置，如主控机，用于生成加工模板并进行加工模板设置；所述激光焊接装置，包括激光器和焊接头，用于进行激光焊接；所述外光路系统将激光入射到待焊接件上；所述运动控制装置根据不同位置的焦面高度，控制运动平台与激光焊接装置焊接头之间的距离，保证焊接效果的一致性和稳定性。具体地，工控机控制运动平台带动工业相机移动到待加工样品的待焊接位置(一个或多个)，抓取焊接区域的轮廓，自动生成加工模板，解决了同种样品尺寸不一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光玻璃焊接控制系统，其特征在于，包括主控装置、运动控制装置、运动平台、拍摄装置、测距装置、激光焊接装置和外光路系统，所述主控装置与运动控制装置、拍摄装置和测距装置连接，所述运动控制装置与激光焊接装置和运动平台连接，所述运动控制装置用于调节运动平台与激光焊接装置之间的相对距离，所述外光路系统用于将激光入射到待焊接件上，所述待焊接件置于运动平台上。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光玻璃焊接控制系统，其特征在于，包括主控装置、运动控制装置、运动平台、拍摄装置、测距装置、激光焊接装置和外光路系统，所述主控装置与运动控制装置、拍摄装置和测距装置连接，所述运动控制装置与激光焊接装置和运动平台连接，所述运动控制装置用于调节运动平台与激光焊接装置之间的相对距离，所述外光路系统用于将激光入射到待焊接件上，所述待焊接件置于运动平台上。


2.根据权利要求1所述的激光玻璃焊接控制系统，其特征在于，所述运动控制装置与激光焊接装置连接，通过移动激光焊接装置来控制焊接头与待焊接件之间的相对距离。


3.根据权利要求1所述的激光玻璃焊接控制系统，其特征在于，所述运动控制装置与运动平台连接，通过移动运动平台来控制激光焊接装置的焊接头与待焊接件之间的相对距离。


4.一种激光玻璃焊接控制方法，其特征在于，包括：
抓取焊接区域的轮廓，生成加工模板；
测量焊接路径不同位置的焦...

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪辉，吴巍，刘著新，曹思洋，
申请(专利权)人：武汉华工激光工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42