[發明專利]遠程激光焊接

有效

• 申請號: 201310707201.0
• 申請日: 2013-12-20
• 公開（公告）號: CN103878483B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: M.G.波斯;L.T.蘭索姆
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/042
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司72001
• 代理人: 李濤,譚祐祥

技術領域

本發明總體涉及激光焊接，并且更特別地涉及對于激光焊接應用自動地定位部件和焊縫。

背景技術

具有焊縫跟蹤用以確保恰當的焊接位置的遠程激光焊接在本領域中是公知的。現有遠程激光焊縫跟蹤傳感器可以外部激光線發生器光源來獲得。一些激光焊接系統可以跟蹤接頭，但不是最初發現接頭。這些系統通常依賴于機械手運動來將焊接光學器件從一個焊接重新定位至下一焊接，因此不是基于掃描儀的遠程激光焊接系統。

發明內容

一實施例設想一種將第一部件激光焊接至第二部件的方法，第一部件和第二部件具有區分第一部件與第二部件的可從視覺上檢測到的特征，所述方法包括以下步驟：照射指示器激光，該指示器激光被轉向鏡重新引導，用以形成被引導朝向第一部件和第二部件來在所述部件上生成激光條紋的激光束；以攝像頭來檢測激光條紋，所述攝像頭被同軸地定位，并沿著由激光束限定出的軸線接收圖像；以攝像頭處理器來處理圖像，用以檢測所述特征的位置；自動調節激光焊接系統，用以應對所述特征的位置；以及激活焊接激光，該焊接激光被引導穿過轉向鏡，用以將第一部件焊接至第二部件。

一實施例的優點是：通過遠程更精確地定位激光焊接，可以通過允許遠程激光邊緣焊接并降低遠程激光搭接焊接所需的凸緣尺寸，來降低車輛質量和成本。該焊接工藝允許適應部件尺寸和定位的波動(公差)，從而允許遠程激光邊緣焊接工藝，并改善遠程激光搭接焊接定位的精確性。另外，遠程激光邊緣焊接可以降低對用于鋅除氣的專用技術的需求，從而降低投資和操作成本。而且，該焊接方法可以被用于現有遠程激光光學器件，從而消除對專用光學器件的需求。

附圖說明

圖1是激光焊接系統和待焊接的部件的示意圖。

圖2是待焊接的部件和照射在部件上的激光條紋的示意圖。

圖3是激光焊接工藝的流程圖。

具體實施方式

圖1-2示出了用于將第一部件22焊接至第二部件24的激光焊接系統20，所述第一部件和第二部件被安裝在支承基底26上。激光焊接系統20可以包括激光光學器件28和用于相對于激光光學器件28定位所述部件22、24的機構30。激光光學器件28包括轉向鏡(bending mirror)32，其可以是部分反射性的90度轉向鏡。轉向鏡32可以是常規的，因此其細節將不本文中進一步論述。轉向鏡32可以通過激光光學器件28是可調節的，用以根據需要重新引導激光。

激光焊接系統20還可以包括攝像頭34和激光光源36(也被稱為激光源或激光發生器)。激光發生器36可以被操作作為焊接激光的源和指示器激光的源，且兩者都被引導到轉向鏡32中，并被重新引導到激光光學器件28之外，作為激光束38朝向待焊接的部件22、24。替代地，激光指示器可以是附加的激光源，其被同軸地引入到焊接激光束路徑中。

攝像頭34被安裝在激光光學器件28上與激光束38同軸(沿著軸線42)，并且能夠在指示器激光照射激光到部件22、24上時檢測部件22、24的表面上的激光條紋40(在圖2中以虛線示出)。因此，攝像頭34被安裝在轉向鏡32上同軸于激光束路徑，并通過轉向鏡32傳感圖像。

攝像頭34位于轉向鏡32上方并通過轉向鏡32采集其圖像，因此圖像直接地同軸于激光束路徑，從而精確地檢測在部件22、24上生成的激光條紋40的位置。攝像頭34被連接至攝像頭處理器44。攝像頭處理器44能夠采集從攝像頭34接收到的圖像，并分析包括激光條紋40的圖像，用以確定區分第一部件22與第二部件24的特征46在哪里。例如，如果特征46是由于第一部件22堆疊在第二部件24的頂部上而產生的高度上的臺階，則激光條紋40將在部件22、24之間的臺階狀邊緣的位置處在其中具有偏移48。攝像頭處理器44于是能夠將該位置信息通信至激光光學器件控制器50。激光光學器件控制器50被連接至激光光學器件28，并且于是能夠基于所述位置信息來調節激光光學器件28，用以確保由焊接激光生成的激光束38被精確地引導向將在第一和第二部件22、24之間形成的焊接接頭處。

特征(能夠由攝像頭和攝像頭處理器從視覺上傳感到的特征)能夠是臺階狀邊緣，如剛在以上論述的。該特征還能夠是例如呈一個或兩個部分的孔、縫、半徑或彎曲部，將允許精確檢測兩個部件22、24的位置。攝像頭34可以是帶有圖像處理的數碼相機，如本領域技術人員公知的。攝像頭處理器44能夠由用于分析數字圖片的軟件和硬件的組合構成，如本領域技術人員公知的。