同軸ccd 激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置及其使用方法
【專利摘要】同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置及其使用方法，首先采用了同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)，與激光系統(tǒng)完全同光路，使用激光器的鏡頭進(jìn)行圖像采集及定位，保證了定位精度。其次采用激光穿透點(diǎn)焊，使得三明治面板表面變形小，焊接速度大大提高，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，從而提高焊接的效率。
【專利說明】
同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置及其使用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于激光焊接技術(shù)領(lǐng)域，具體講就是涉及一種同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置及其使用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著資源節(jié)約型社會(huì)的提出，對(duì)工業(yè)裝備輕量化和可靠性提出了更高的要求。蜂窩夾層結(jié)構(gòu)三明治板是由上面板、下面板和連接上下面板的蜂窩結(jié)構(gòu)芯板組成，具有高的比剛度、低密度、絕熱和防火、抗沖擊等優(yōu)點(diǎn)，能明顯減輕質(zhì)量，具有良好的吸聲、隔聲和隔熱性能，因此蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板廣泛應(yīng)用于航空航天等領(lǐng)域。
[0003]對(duì)于夾層結(jié)構(gòu)來說，面板與夾芯的連接至關(guān)重要，其連接質(zhì)量直接影響夾層結(jié)構(gòu)的性能。目前常見的面板與夾芯的連接方式采用膠接、釬焊、縫焊、界面瞬間液相擴(kuò)散乳制、激光焊等方法將面板與芯板連接起來，其中膠接法存在接縫強(qiáng)度低、壽命短、質(zhì)量難以保證等問題;釬焊法和界面瞬間液相擴(kuò)散乳制法都需要在接縫處放置釬料或中間層，工序較復(fù)雜;縫焊的焊接性能因?yàn)榭p焊接頭的密封性和耐蝕性要求使其對(duì)缺陷的敏感性增大，使結(jié)合性降低。激光焊接是利用高能量激光束作為熱源的一種高效精密焊接方法，具有高能量密度、可聚焦、深穿透、高效率、高精度、適應(yīng)性強(qiáng)、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等優(yōu)點(diǎn)，但現(xiàn)有的激光焊接定位精度不高，容易造成焊縫偏離誤差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有的蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的面板與夾芯的連接方式存在強(qiáng)度低、精準(zhǔn)度低等技術(shù)缺陷，提供一種同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置及其使用方法，利用激光焊接的方式制作蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板。
[0005]技術(shù)方案
[0006]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明設(shè)計(jì)的同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置，其特征在于:它包括光纖激光器、合光鏡、CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、XY光束掃描系統(tǒng)、F-0遠(yuǎn)心鏡和工作平臺(tái)，其特征在于:所述合光鏡與光纖激光器連接，所述XY光束掃描系統(tǒng)與合光鏡連接，所述F-θ遠(yuǎn)心鏡與XY光束掃描系統(tǒng)連接，經(jīng)F-θ遠(yuǎn)心鏡聚焦后的激光光束光路上設(shè)置有工作平臺(tái)，所述CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)與合光鏡連接；
[0007]所述光纖激光器，CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)，XY光束掃描系統(tǒng)和工作平臺(tái)受控制系統(tǒng)控制。
[0008]所述CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)光路采取內(nèi)置式，與激光的光路同軸，并使用光纖激光器的鏡頭進(jìn)行取像。
[0009]利用上述裝置進(jìn)行盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的方法，其特征在于，它包括以下幾個(gè)步驟:
[0010]第一步，固定工件:將蜂窩芯板固定于工作臺(tái)上；
[0011]第二步，建立坐標(biāo)系:
[0012]首先同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)建立XY平面坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系內(nèi)對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的特征節(jié)點(diǎn)進(jìn)行圖樣采集并保存；
[0013]接著建立激光器焊接區(qū)域XY平面坐標(biāo)系，并對(duì)圖樣采集的坐標(biāo)系和焊接區(qū)域的坐標(biāo)系進(jìn)行校準(zhǔn)對(duì)位，保持兩個(gè)坐標(biāo)系完全重合；
[0014]第三步，激光焊接:將待測(cè)工件的上面板覆蓋在蜂窩芯板上，光纖激光器通過已采集的圖樣對(duì)上面板和蜂窩芯板的蜂窩節(jié)點(diǎn)進(jìn)行穿透點(diǎn)焊；
[0015]第四步，按照前三步的方法將下面板焊接在蜂窩芯板上。
[0016]進(jìn)一步，所述第二步中同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)建立的圖樣采集坐標(biāo)系和激光器焊接區(qū)域的坐標(biāo)系完全重合。
[0017]進(jìn)一步，所述第三步中激光焊接采用盲焊的激光穿透點(diǎn)焊。
[0018]有益效果
[0019]本發(fā)明首先采用了同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)，與激光系統(tǒng)完全同光路，使用激光器的鏡頭進(jìn)行圖像采集及定位，保證了定位精度。其次采用激光穿透點(diǎn)焊，使得三明治面板表面變形小，焊接速度大大提尚，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，從而提尚焊接的效率。
【附圖說明】
[0020]附圖1是本發(fā)明實(shí)施例中裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]附圖2是本發(fā)明實(shí)施例中蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板工件的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]附圖3是本發(fā)明實(shí)施例中蜂窩結(jié)構(gòu)芯板放大圖樣上特征節(jié)點(diǎn)示意圖。
[0023]附圖4本發(fā)明實(shí)施例同軸CCD激光盲焊方法的流程圖。
具體實(shí)施例
[0024]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
[0025]實(shí)施例
[0026]如附圖1所示，同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置，其特征在于:它包括光纖激光器1、合光鏡2、0^機(jī)器視覺定位系統(tǒng)3、控制系統(tǒng)4、1￥光束掃描系統(tǒng)51-0遠(yuǎn)心鏡6和工作平臺(tái)7，所述合光鏡2與光纖激光器I連接，接收激光器發(fā)射的光線，所述XY光束掃描系統(tǒng)5與合光鏡2連接，對(duì)接收到的激光光線進(jìn)行掃描路徑控制，所述F-θ遠(yuǎn)心鏡6與XY光束掃描系統(tǒng)5連接，對(duì)激光光線進(jìn)行聚焦，聚焦后的激光光束作用于工作平臺(tái)7上的蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板8。蜂窩結(jié)構(gòu)芯板特征節(jié)點(diǎn)的圖像光線經(jīng)由F-θ遠(yuǎn)心鏡6與XY光束掃描系統(tǒng)5中的光路返回，所述CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)3與合光鏡2連接，用來采集加工工件特征節(jié)點(diǎn)的反射圖像。所述CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)3光路采取內(nèi)置式，與激光器I發(fā)出的激光的光路同軸，并使用光纖激光器I的鏡頭進(jìn)行取像。所述光纖激光器1，CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)3，XY光束掃描系統(tǒng)5和工作平臺(tái)7受控制系統(tǒng)4控制。圖中實(shí)線箭頭表示激光光束的方向，虛線箭頭表示加工工件特征節(jié)點(diǎn)采集圖像的反射方向。
[0027]如附圖2和3所示，現(xiàn)有焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板8包括上面板801、下面板802、蜂窩芯板803，蜂窩芯板803放大圖樣上特征節(jié)點(diǎn)804。
[0028]如附圖4所示，利用上述裝置進(jìn)行盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板8，它包括以下幾個(gè)步驟:
[0029]第一步，固定工件:將蜂窩芯板803固定于工作平臺(tái)7上；
[0030]第二步，建立坐標(biāo)系:
[0031]首先同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)3建立XY平面坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系內(nèi)對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的特征節(jié)點(diǎn)804進(jìn)行圖樣采集并保存；
[0032]接著建立激光器焊接區(qū)域XY平面坐標(biāo)系，并對(duì)圖樣采集的坐標(biāo)系和焊接區(qū)域的坐標(biāo)系進(jìn)行校準(zhǔn)對(duì)位，保持兩個(gè)坐標(biāo)系完全重合；
[0033]所述同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)3建立的圖樣采集坐標(biāo)系和激光器焊接區(qū)域的坐標(biāo)系完全重合；
[0034]第三步，激光焊接:將工件的上面板801覆蓋在蜂窩芯板803上，光纖激光器通過已采集的圖樣對(duì)上面板801和蜂窩芯板的蜂窩節(jié)點(diǎn)804進(jìn)行盲焊的激光穿透點(diǎn)焊。
[0035]第四步，按照以上三個(gè)步驟的方法將下面板802焊接在蜂窩芯板上。
[0036]本發(fā)明首先采用了同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)，與激光系統(tǒng)完全同光路，使用激光器的鏡頭進(jìn)行圖像采集及定位，保證了定位精度。其次采用激光穿透點(diǎn)焊，使得三明治面板表面變形小，焊接速度大大提尚，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接，從而提尚焊接的效率。
[0037]本實(shí)施例所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”、“順時(shí)針”、“逆時(shí)針”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本發(fā)明可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實(shí)施的范疇。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置，其特征在于:它包括光纖激光器(1)、合光鏡(2)、00>機(jī)器視覺定位系統(tǒng)(3)、控制系統(tǒng)(4)4￥光束掃描系統(tǒng)(5)、？-0遠(yuǎn)心鏡(6)和工作平臺(tái)(7)，其特征在于:所述合光鏡(2)與光纖激光器(I)連接，所述XY光束掃描系統(tǒng)(5)與合光鏡(2)連接，所述F-θ遠(yuǎn)心鏡(6)與XY光束掃描系統(tǒng)(5)連接，經(jīng)F-θ遠(yuǎn)心鏡(6)聚焦后的激光光束光路上設(shè)置有工作平臺(tái)(7)，所述CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)(3)與合光鏡(2)連接； 所述光纖激光器(I)，CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)(3)，XY光束掃描系統(tǒng)(5)和工作平臺(tái)(7)受控制系統(tǒng)(4)控制。2.如權(quán)利要求1所述的一種同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置，其特征在于:所述CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)(3)光路采取內(nèi)置式，與激光器(I)輸出的激光光路同軸，并使用光纖激光器(I)的鏡頭進(jìn)行取像。3.利用上述裝置進(jìn)行盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的方法，其特征在于，它包括以下幾個(gè)步驟: (1)固定工件:將蜂窩芯板固定于工作平臺(tái)上； (2)建立坐標(biāo)系: 首先同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)建立XY平面坐標(biāo)系，并在坐標(biāo)系內(nèi)對(duì)蜂窩結(jié)構(gòu)的特征節(jié)點(diǎn)進(jìn)行圖樣采集并保存； 接著建立激光器焊接區(qū)域XY平面坐標(biāo)系，并對(duì)圖樣采集的坐標(biāo)系和焊接區(qū)域的坐標(biāo)系進(jìn)行校準(zhǔn)對(duì)位，保持兩個(gè)坐標(biāo)系完全重合； (3)激光焊接:將工件的上面板覆蓋在蜂窩芯板上，光纖激光器通過已采集的圖樣對(duì)上面板和蜂窩芯板的蜂窩節(jié)點(diǎn)進(jìn)行穿透點(diǎn)焊； (4)按照步驟(I)?(3)的方法將下面板焊接在蜂窩芯板上。4.如權(quán)利要求3所述的同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置的使用方法，其特征在于:所述步驟(2)中同軸CCD機(jī)器視覺定位系統(tǒng)建立的圖樣采集坐標(biāo)系和激光器焊接區(qū)域的坐標(biāo)系完全重合。5.如權(quán)利要求3所述的同軸CCD激光盲焊蜂窩結(jié)構(gòu)三明治板的裝置的使用方法，其特征在于:所述步驟(3)中激光焊接采用盲焊的激光穿透點(diǎn)焊。
【文檔編號(hào)】B23K26/21GK105880832SQ201610423110
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2016年6月15日
【發(fā)明人】夏琪, 張瑄珺, 王健超, 申繼敏, 丁鼎, 王堯, 張麗娟, 李煒, 韓華, 張偉
【申請(qǐng)人】上海市激光技術(shù)研究所