[發(fā)明專利]動力電池精密結(jié)構(gòu)件激光焊接的光場分布控制方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910845400.5
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110548991B
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳勇;高峰;祝銘;池峰;李濤;楊亞濤;馮建;潘洪文;米云;伍湘紅;孫弘明
• 申請（專利權(quán)）人: 深圳市大德激光技術(shù)有限公司
• 主分類號: B23K26/067
• 分類號: B23K26/067;B23K26/21;B23K26/70;H01M10/04
• 代理公司: 北京冠和權(quán)律師事務(wù)所 11399
• 代理人: 張國香

1.一種動力電池精密結(jié)構(gòu)件激光焊接的光場分布控制方法，其特征在于，所述方法執(zhí)行以下步驟：

步驟1：采用激光器形成由若干個光束組合而成的多光束激光，將所述多光束激光作為在所述激光焊接的過程中所采用的激光；

步驟2：獲取所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件在所述激光焊接的過程中的焊接軌跡；

步驟3：在所述激光焊接的過程中，根據(jù)所述焊接軌跡動態(tài)調(diào)節(jié)所述多光束激光中的每個光束的光場分布，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述多光束激光的光場分布；

在所述步驟3中，所述在所述激光焊接的過程中，根據(jù)所述焊接軌跡動態(tài)調(diào)節(jié)所述多光束激光中的每個光束的光場分布，進(jìn)而調(diào)節(jié)所述多光束激光的光場分布包括：

步驟S301：獲取所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件的焊接位置的材料；

步驟S302：調(diào)節(jié)好所述激光器的激光焊接頭的激光光束焦點(diǎn)位置；

步驟S303：所述激光焊接頭開始工作，對所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件的焊接位置表面發(fā)射激光，進(jìn)行激光焊接，并實(shí)時對所述激光焊接頭的焊接處噴射助燃氧氣；

步驟S304：根據(jù)所述焊接位置的材料，動態(tài)地調(diào)節(jié)所述多光束激光中的每個光束的中心位置和周邊位置的光場分布，以實(shí)現(xiàn)激光能量在所述焊接位置的動態(tài)調(diào)節(jié)；

在所述步驟2中，所述獲取所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件在所述激光焊接的過程中的焊接軌跡包括以下步驟：

首先，在與所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件垂直，并與所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件的中間位置相距N1米處，拍攝N2張實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)光環(huán)境下所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件的照片，其中N1、N2為預(yù)設(shè)值；

其次，將采集到的照片分別進(jìn)行預(yù)處理，所述預(yù)處理包括圖像灰度化和高斯濾波處理，將N2組照片對應(yīng)位置的像素值相加并取平均值獲取到平均圖像img；

然后，利用直方圖均衡化技術(shù)處理平均圖像，并將已經(jīng)利用直方圖均衡化技術(shù)處理的平均圖像進(jìn)行二值化處理，得到二值化圖像bimg，在二值化處理時，需確定二值化處理的閾值，所述閾值F的確定方式如下：

設(shè)初始二值化閾值公式為其中g(shù)表示灰度值，范圍為[0,255],img(g)為灰度值為g的個數(shù)，根據(jù)閾值確定圖像的前景和背景，圖像內(nèi)任一像素點(diǎn)灰度值大于灰度最小值并小于閾值為前景，反之像素點(diǎn)灰度值大于閾值并小于灰度最大值為背景，并求出前景的平均灰度g_f與圖像背景的平均灰度g_b，

其中，g_i為圖像內(nèi)所有像素點(diǎn)中的灰度最小值，g_a為圖像內(nèi)所有像素點(diǎn)中的灰度最大值，令F^k＝(g_f+g_b)/2，k為前景的平均灰度g_f與背景的平均灰度g_b的迭代運(yùn)算次數(shù)，k取值從0開始以1為單位遞增，循環(huán)計(jì)算g_f和g_b，并將g_f和g_b代入F^k＝(g_f+g_b)/2，以計(jì)算F^k，直到F^k+1＝F^k時，至此二值化處理的閾值確定完成，確定的閾值F＝F^k；

然后，使用拉普拉斯算子進(jìn)行軌跡檢測，二值化圖像bimg的拉普拉斯算子是一個二階的微分，公式為：在二維圖像函數(shù)中，x、y兩個方向的二階差分如下：

所以拉普拉斯算子的差分形式為

并選取作為拉普拉斯運(yùn)算模板，利用拉普拉斯算子與所述二值化圖像bimg進(jìn)行卷積運(yùn)算即可求出軌跡信息；

最后，存儲檢測獲得的軌跡坐標(biāo)信息Q_xy，x、y分別是焊接位置橫坐標(biāo)值、縱坐標(biāo)值，所述軌跡坐標(biāo)信息Q_xy所形成的軌跡則為所述激光焊接的過程中的焊接軌跡；

在所述步驟S304中，根據(jù)所述焊接位置的材料，動態(tài)地調(diào)節(jié)所述多光束激光中的每個光束的中心位置和周邊位置的光場分布，以實(shí)現(xiàn)激光能量在所述焊接位置的動態(tài)調(diào)節(jié)，其中，調(diào)節(jié)激光能量的計(jì)算公式如下:

p(x,y,z)_i為所述焊接位置的材料為第i種材料對應(yīng)的調(diào)節(jié)激光能量值，i的取值范圍為{1,2,3,4,5}，j為所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件激光焊接采用的多光束激光中光束的個數(shù)變量，取值范圍為{1,2,3...n},n為所述動力電池精密結(jié)構(gòu)件激光焊接采用的多光束激光中光束的總數(shù)量,為原點(diǎn)(x＝0,y＝0,z＝0)處第j個光束的中心光束的振幅，r_j為第j個光束的波數(shù)，且m為預(yù)設(shè)的空氣中的折射率，且m≈1，λ_j是第j個光束輻射在真空里的波長，為第j個激光束的束腰半徑，r_i為第i種材料的硬度值，d_i為第i種材料的紋理值，d₁、d₂、d₃、d₄、的值分別為1、2、3、4、5，f_i為第i種材料的密度值，x、y、z分別是橫坐標(biāo)值、縱坐標(biāo)值、豎坐標(biāo)值。