[實用新型]一種焊接軌跡自動修正系統

有效

• 申請號: 201320498002.9
• 申請日: 2013-08-15
• 公開（公告）號: CN203509345U
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 楊金;羅宏洋;鄧斌;鐘新華;周水清
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第四十八研究所
• 主分類號: B23K26/24
• 分類號: B23K26/24;B23K26/03;B23K26/70
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司 43113
• 代理人: 馬強;李發軍

技術領域

本實用新型涉及一種用于微組裝領域中對封裝電路的蓋板與殼體焊接裝置中焊接軌跡進行自動修正的系統，也適用于其它平面矩形或多邊形等形狀焊縫的蓋板與殼體工件密封激光焊接裝置中焊接軌跡進行自動修正。

背景技術

隨著各類激光發生器向大功率、輕便化和經濟化的發展，激光焊接由于能源高度集中和熱影響區小，符合優質、低耗、高效、清潔、熱影響區窄、接頭變形小、操作靈活等技術發展方向，并且激光束具有可以在大氣中焊接的優點，既可以對大型構件作深熔焊，又可以進行微形件精密焊接，其應用前景非常廣闊。

特別是激光焊接應用于微組裝領域，在密閉的或具備保護氣氛的環境下，將厚膜或薄膜集成電路封裝到蓋板與殼體的密閉容器中，起到在惡劣環境中保護電路的作用，使電路具備抗輻射、耐高壓、穩定性好等性能。激光焊接具備焊接性能好、穩定、加工靈活等優點，在微組裝的密封焊接有替代以前大電流接觸式的平行縫焊方式的趨勢。

目前，針對微組裝技術的專用氣密性縫焊設備，是通過在氣氛保護環境中，將高強度激光束直接輻射至材料表面，通過激光與材料的相互作用，使材料局部熔化實現焊接。激光焊要求激光光斑與焊縫對準精度高，焊縫表面形貌光潔，耐壓強度好。目前，該專用激光焊接設備一般采用定制的專用夾具來固定工件，由機械裝置保證工件的位置精度，利用焊縫尺寸圖生成G代碼進行加工，也可通過紅光指示或同軸CCD指示手動對準焊縫尋找焊接軌跡，這些方法存在需要制作專用精密夾具，操作耗時長，人為誤差大等缺點。

實用新型內容

為了克服現有的焊接軌跡修正誤差大、耗時長的不足，本實用新型旨在提供一種焊接軌跡自動修正系統，該修正裝置用于微組裝領域中對封裝電路的蓋板與殼體焊接裝置中焊接軌跡進行自動修正，保證焊接質量，同時，也可用來對焊縫為矩形或多邊形的蓋板與殼體的工件進行密封激光焊接。

為了實現上述目的，本實用新型所采用的技術方案是：

一種焊接軌跡自動修正系統，包括運動控制平臺，與該運動控制平臺相連的CNC控制器，以及位于運動控制平臺上方的激光器；其結構特點是，所述激光器一側設有位于運動控制平臺上方的相機及視覺系統以及設置在相機及視覺系統一側的光源；所述相機及視覺系統的信號輸出端與CNC控制器的信號輸入端相連。

以下為本實用新型的進一步改進的技術方案：

為了保證運動控制平臺的活動范圍，所述相機及視覺系統、光源相對所述激光器旁軸安裝。

本實用新型所述相機及視覺系統包括CCD相機，以及對CCD相機拍攝的照片進行識別和處理的視覺系統，其視覺系統為嵌入式系統或計算機組成的圖像處理系統，用于圖像識別與處理，對特征值的提取與計算。

藉由上述結構，所述焊接軌跡自動修正系統主要包括CNC控制器、激光器、CCD相機及視覺系統、光源和運動控制平臺。工件焊接縫隙通過CCD相機拍照，利用視覺系統中圖像定位技術確定在圖像坐標系中的位置，然后將工作運動臺運動至激光頭下方，將目標坐標系中特征值換算成加工坐標系中特征值，賦值到尺寸一致的G代碼中進行位置修正，使最終焊接的軌跡與工件實際的焊縫精密對準。CCD像素，光源的照明情況需根據實際定位精度要求進行選取。

所述CCD相機與光源旁軸安裝，保證在運動控制平臺范圍內，與激光頭的機械坐標位置相對固定，對運送至相機視野下方的工件進行拍照，在圖像坐標系中將目標信息進行定位和計算。

所述圖像定位利用蓋板與殼體縫隙的線性邊緣特征，采用邊線測量工具計算焊接起點坐標和工件邊線與圖像坐標系的偏轉夾角。所述的偏轉夾角202定位焊縫線性邊緣特征，提取其角度方向值。

所述旋轉中心點坐標201定位相鄰兩條焊縫線性邊緣特征，利用圖像工具中的直線交點算法，計算交點在圖像坐標系200的坐標值。所述圖像定位對于具圓弧倒角焊接形狀的工件，將邊線的延長線確定為旋轉中心點。

在圖像坐標系中對應的O’(X’,Y’)轉換成加工坐標系中的O(X,Y)，其中X=f₁(X’,Y’)，Y=f₂(X’,Y’)。

所述焊接起點是在偏轉角的方向上平移圓弧倒角半徑計算得出。

作為一種優選方案，所述偏轉夾角需要計算矩形或多邊形的每條邊與圖像坐標系的偏轉角度，通過與理論偏角值的比較，計算其平均值作為軌跡修正的補償偏轉角度。

所述初始G代碼程序具有旋轉中心點坐標201與偏轉角度202相應賦值的接口或變量，即賦予G代碼正確的旋轉中心點坐標201與偏轉角度202特征值完成軌跡位置自動修正。