一种相控阵聚焦超声焊接系统及方法技术方案

本发明专利技术属于焊接领域，公开一种相控阵聚焦超声焊接系统，包括：相控阵换能器，包括多个换能器单元；主控模块，包括焊接控制模块，主控模块内预装载有待焊接产品的仿真模型程序，焊接控制模块根据仿真模型程序控制相应的换能器单元动作；声耦合单元，包括耦合剂，填充在换能器单元与待焊接产品之间及焊接点处；显示单元，与主控模块连接，显示待焊接产品的仿真模型。还公开一种焊接方法，包括步骤：制作待焊接产品的仿真模型程序并装载到主控模块内；根据仿真模型程序定制焊接方案；对待焊接产品进行定位；定位完成后，发射焊接超声波，对待焊接产品进行焊接。本发明专利技术的系统及方法，能对空间内的产品内部或表面进行焊接，焊接位置不受限。

【技术实现步骤摘要】
一种相控阵聚焦超声焊接系统及方法
本专利技术涉及焊接装置
，尤其涉及一种相控阵聚焦超声焊接系统及方法。
技术介绍
超声波焊接是一种常用的焊接方式，现有的超声波焊接是利用高频振动波传递到两个需焊接的物体表面，在加压的情况下，使两个物体表面相互摩擦而形成分子层之间的熔合。现有的超声波焊接技术属于接触式焊接，存在一些缺陷：需要一定的夹紧力将待焊接产品固定，需控制好压力，防止工件夹伤；焊头与工件需匹配使用，无法通用；靠机械进行定位，若工件安装位置不对，则造成不良品，严重时亦会造成焊头损坏；现有焊接技术为表面焊接，无法在小空间下展开内部焊接。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种相控阵聚焦超声焊接系统及方法，能解决产品内部结构焊接问题，且能够适用于不同的产品。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，提供一种相控阵聚焦超声焊接系统，包括：相控阵换能器，包括多个换能器单元；主控模块，包括焊接控制模块，与所述相控阵列换能器连接，所述主控模块内预装载有待焊接产品的仿真模型程序，所述焊接控制模块根据所述仿真模型程序控制相应的所述换能器单元动作；声耦合单元，包括耦合剂，所述耦合剂填充在所述换能器单元与所述待焊接产品之间，所述耦合剂还填充在所述待焊接产品的焊接点处；显示单元，与所述主控模块连接，显示所述待焊接产品的仿真模型。优选的，所述相控阵换能器包括：焊接波长换能器阵元，用于发射焊接超声波对所述待焊接产品进行焊接；检测波长换能器阵元，用于发射检测超声波对所述待焊接产品的位置进行检测，和/或，对所述待焊接产品焊接处进行实时监测。优选的，当对所述待焊接产品的位置进行检测时，将位置信号传输至所述主控模块并生成位置图像，所述位置图像通过所述显示单元显示；和/或，当对所述待焊接产品焊接处进行实时监测时，将焊接信号传输至所述主控模块并生监测图像，所述监测图像通过所述显示单元显示。优选的，所述主控模块还包括：位置检测模块，用于判断所述待焊接产品焊接前的位置是否符合预设的焊接方案要求；和/或，效果检测模块，与所述焊接控制模块连接，用于判断焊接的焊缝是否符合预设的焊接方案要求。优选的，所述焊接系统还包括：治具，用于对所述待焊接产品进行定位固定。优选的，所述耦合剂为除气水，所述声耦合单元还包括：水箱，用于装载所述耦合剂，所述相控阵换能器安装在所述水箱底部，所述待焊接产品浸入所述耦合剂中；除气机构，与所述水箱连接，用于对所述耦合剂过滤除气。优选的，所述声耦合单元还包括：水冷机构，与所述水箱连接，对所述耦合剂进行冷却。另一方面，提供一种相控阵聚焦超声焊接方法，包括步骤：S100、制作待焊接产品的仿真模型程序并装载到主控模块内；S200、根据所述仿真模型程序定制焊接方案，所述焊接方案包括所述待焊接产品的定位、焊接参数；S300、调整所述待焊接产品的位置，对所述待焊接产品进行定位，并在相控阵换能器与所述待焊接产品之间和所述待焊接产品的焊接处填充耦合剂；S400、定位完成后，通过所述主控模块内的焊接控制模块控制相控阵换能器上的换能器单元按焊接方案依次动作，发射焊接超声波，对所述待焊接产品进行焊接。优选的，将所述待焊接产品进行定位时，还包括步骤：S311、所述主控模块内设置的位置检测模块，控制所述相控阵换能器上的检测波长换能器阵元，发射检测超声波，对所述待焊接产品当前的位置进行检测，得到位置信号；S312、将所述位置信号反馈至所述位置检测模块，判断所述待焊接产品当前位置是否符合所述焊接方案，若符合则进行4300步骤，若不符合则重新调整所述待焊接产品位置后进行位置检测，直至所述待焊接产品定位符合所述焊接方案。优选的，当对所述待焊接产品的位置进行检测时，将位置信号传输至所述主控模块并生成位置图像，所述位置图像通过所述显示单元显示。优选的，将待焊接产品进行焊接时，还包括步骤：S411、所述主控模块内设置的效果检测模块，控制所述相控阵换能器上的检测波长换能器阵元，发射检测超声波，对所述待焊接产品焊接处进行实时监测，得到焊接信号；S412、将所述焊接信号反馈至所述效果检测模块，判断所述待焊接产品焊缝是否符合所述焊接方案，若符合则继续对待焊接产品进行焊接直至完成全部焊接，停止所述相控阵换能器动作，若不符合则重新对不符合焊接方案的焊接位置重新焊接，直至所述待焊接产品焊接处符合所述焊接方案。优选的，当对所述待焊接产品焊接处进行实时监测时，将焊接信号传输至所述主控模块并生成监测图像，所述监测图像通过所述显示单元显示。本专利技术的有益效果为：提供一种相控阵聚焦超声焊接系统及方法，采用相控阵超声聚焦原理，对空间内的产品内部或表面进行焊接，焊接位置不受限，且适用于不同的产品，无需使用焊接头。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1为本专利技术超声聚焦原理示意图；图2为本专利技术一个实施例的相控阵聚焦超声焊接系统示意图；图3为本专利技术一个实施例的相控阵聚焦超声焊接系统中换能器阵列的结构示意图；图4为本专利技术另一个实施例的相控阵聚焦超声焊接系统示意图；图5为本专利技术另一个实施例的相控阵聚焦超声焊接系统的结构示意图；图6为本专利技术另一个实施例中治具的结构示意图；图7为本专利技术一个实施例的相控阵聚焦超声焊接方法的操作流程图；图8为本专利技术另一个实施例的相控阵聚焦超声焊接方法的操作流程图。其中：相控阵换能器1，换能器单元11，焊接波长换能器阵元12，检测波长换能器阵元13；主控模块2，焊接控制模块21，位置检测模块22，效果检测模块23；待焊接产品3，焊接点31；显示单元4；治具5，安装板51，快速夹钳52，橡胶压头53，底板54；控制机柜6；声耦合单元7，水箱71。具体实施方式本
技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。为使对本专利技术的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解和认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：本专利技术基于相控阵聚焦超声对产品进行焊接，提供一种相控阵聚焦超声焊接系统，图1是基于相控阵聚焦超声焊接系统原理示意图，其中相控阵换能器1包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种相控阵聚焦超声焊接系统，其特征在于，包括：/n相控阵换能器，包括多个换能器单元；/n主控模块，包括焊接控制模块，与所述相控阵列换能器连接，所述主控模块内预装载有待焊接产品的仿真模型程序，所述焊接控制模块根据所述仿真模型程序控制相应的所述换能器单元动作；/n声耦合单元，包括耦合剂，所述耦合剂填充在所述换能器单元与所述待焊接产品之间，所述耦合剂还填充在所述待焊接产品的焊接点处；/n显示单元，与所述主控模块连接，显示所述待焊接产品的仿真模型。/n

【技术特征摘要】
1.一种相控阵聚焦超声焊接系统，其特征在于，包括：
相控阵换能器，包括多个换能器单元；
主控模块，包括焊接控制模块，与所述相控阵列换能器连接，所述主控模块内预装载有待焊接产品的仿真模型程序，所述焊接控制模块根据所述仿真模型程序控制相应的所述换能器单元动作；
声耦合单元，包括耦合剂，所述耦合剂填充在所述换能器单元与所述待焊接产品之间，所述耦合剂还填充在所述待焊接产品的焊接点处；
显示单元，与所述主控模块连接，显示所述待焊接产品的仿真模型。


2.根据权利要求1所述的一种相控阵聚焦超声焊接系统，其特征在于，所述相控阵换能器包括：
焊接波长换能器阵元，用于发射焊接超声波对所述待焊接产品进行焊接；
检测波长换能器阵元，用于发射检测超声波对所述待焊接产品的位置进行检测，和/或，对所述待焊接产品焊接处进行实时监测。


3.根据权利要求2所述的一种相控阵聚焦超声焊接系统，其特征在于，当对所述待焊接产品的位置进行检测时，将位置信号传输至所述主控模块并生成位置图像，所述位置图像通过所述显示单元显示；和/或，
当对所述待焊接产品焊接处进行实时监测时，将焊接信号传输至所述主控模块并生监测图像，所述监测图像通过所述显示单元显示。


4.根据权利要求1所述的一种相控阵聚焦超声焊接系统，其特征在于，所述主控模块还包括：
位置检测模块，用于判断所述待焊接产品焊接前的位置是否符合预设的焊接方案要求；和/或，
效果检测模块，与所述焊接控制模块连接，用于判断焊接的焊缝是否符合预设的焊接方案要求。


5.根据权利要求1所述的一种相控阵聚焦超声焊接系统，其特征在于，所述焊接系统还包括：
治具，用于对所述待焊接产品进行定位固定。


6.根据权利要求1所述的一种相控阵聚焦超声焊接系统，其特征在于，所述耦合剂为除气水，所述声耦合单元还包括：
水箱，用于装载所述耦合剂，所述相控阵换能器安装在所述水箱底部，所述待焊接产品浸入所述耦合剂中；
除气机构，与所述水箱连接，用于对所述耦合剂过滤除气。


7.根据权利要求6所述的一种相控阵聚焦超声焊接系统，其特征在于，所述声耦合单元还包括：
水冷机构，与所述水箱连接，对所述耦合剂进行冷却。

【专利技术属性】
技术研发人员：陈功锦，汤达斌，李萍，王祥达，李国威，
申请(专利权)人：东莞东阳光医疗智能器件研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44