自适应激光焊接设备的制作方法

1.本发明涉及新能源巴片(汇流排)激光焊技术领域，具体涉自适应激光焊接设备。


背景技术：

2.随着新能源的汽车的飞速发展，新能源锂电行业的发展也是突飞猛进的，巴片(汇流排)由传统的拧螺丝被激光焊取代，巴片焊接柔性集成越来越是重中之重，其中机器人载激光振镜的焊接柔性和精度是最重要的，其依赖于机器人自身的一个精度，现有技术中为了保证机器人自身精度投入成本非常大，但即使高投入的成本，机器人依然存在一定缺陷，实际使用时工作效率和焊接的精准度都较低，远远达不到实际的需求。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本发明的目的是提供一种自适应激光焊接设备，能有效提高焊接效率和焊接精度，并大大的降低焊接成本。
4.为了解决上述技术问题，本发明采用的第一技术方案如下：一种自适应激光焊接设备，具有机架，所述机架中部设有托盘升降机构和铜嘴夹紧机构，所述机架的两端设有柔性振镜机构，所述托盘升降机构侧部设有吸尘机构，所述托盘升降机构包括基板、导台和升降气缸，所述基板两侧的滚轮设置在导台的斜坡面上，所述导台能在升降气缸驱动下水平移动，并带动所述基板升降，
5.所述铜嘴夹紧机构包括夹紧电缸、导向板和夹紧板，所述夹紧板装在导向板上方，所述导向板装在夹紧电缸的输出轴上，所述导向板上设有多个导向槽，所述导向槽为水平斜槽由导向板的内侧向外侧倾斜，吸尘机构的铜嘴装在导向槽中，所述导向板能在夹紧电缸驱动下移动，且铜嘴能沿导向槽移动到夹紧板的卡槽中，
6.所述柔性振镜机构包括相机、振镜和伺服模组，所述相机和所述振镜均装在伺服模组上，且能随伺服模组移动。
7.在上述技术方案中，所述机架上设有吸尘机构的除尘管，所述除尘管上设有管路开合机构，所述管路开合机构包括开合片及其开合气缸，所述开合片能在开合气缸驱动下开合除尘管的管口。
8.在上述技术方案中，两侧的所述导台均装在连接架上，所述连接架装在轨道上，且能在升降气缸驱动下沿轨道移动，所述基板四周设有导向柱。
9.在上述技术方案中，所述卡槽与导向槽的内端重合。
10.在上述技术方案中，自适应激光焊接设备的柔性寻址方法，步骤如下：
11.s1:坐标系的建立：伺服轴载相机和测距仪器配合使用校验标定零点，消除偏差，伺服轴移动每次移动测量相机拍摄4个极柱的中心，以相机透镜中心为原点，相机光轴为z轴，x轴为水平轴，y轴竖直，伺服轴带相机移动到托盘的固定的mark点进行归零，并把零点坐标记录为原点(0，0，0)，x轴和z轴为水平坐标，y轴为焊接区域的竖直坐标；
12.s2：放置标准模组到对应位置，伺服轴带动相机移动校验标定模组处，此处定为原
点(0，0，0)，此时相机和伺服轴积累的偏移需要补偿，相机策划师每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，标定极柱中心的坐标，对应电芯的极柱中心值定义规律，第一个电芯极柱中心标定为(a1，0，za1)，第二个电芯极柱中心标定(a2，0，za2)
……
以此类推，标定完所有的极柱坐标，建立坐标系，并记录所有极柱的中心值；
13.s3：待检模组到位，伺服轴带动相机移动校验零点处，消除相机和伺服轴的偏移，每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，检测出各个极柱中心的坐标，第一个电芯极柱中心标定为(x1，0，z1)，第二个电芯极柱中心标定(x2，0，z2)
……
以此类推，计算出待测模组的极柱中心值的坐标值并建立一个新的坐标系；
14.s4：计算出标准组和待检组水平坐标的偏差δx和δz，记录数值，并把这个差值传给激光振镜，激光振镜根据差值做出光自动补偿；
15.s5：振镜补偿坐标，补偿后的坐标(xx1，y，zz1)(xx1，-y，zz1)，(xx2，y，zz2)(xx2，-y，zz2)
……
，其中x轴的计算公式为：xx1＝x1+δx1，xx2＝x2+δx2
……
，z轴的计算公式为：zz1＝z1+δz1，zz2＝z2+δz2
……
。
16.在上述技术方案中，柔性寻址方法的偏移补偿和测距检测，步骤如下：
17.s’1：伺服检测焊接系统自身会补偿偏移量，同时测距仪检测零点的z向偏移。
18.s’2：以标准模组中的4点为例子，对点1，点2，点3，点4测距，对应z值分别为z1，z2，z3，z4，将测出的数值作为基准值；
19.s’3：z平均＝(z1+z2+z3+z4)/4，δz＝z测-z平均，其中δz是补偿值，z测是相机测距值；
20.s’4：补偿后对1，2，3，4点进行测距，记为δz1，δz2，δz3，δz4；
21.s’5：通过公式z＝z测+δz计算出实际出光距离z；
22.s’6：焊接系统同时监控基准值z1，z2，z3，z4，δz1，δz2，δz3，δz4，z测；
23.s’7：当z-测距传感器测距值＞0.1时报警，不执行焊接
24.综上所述，采用本发明的技术方案相较于传统技术手段具有的有益效果是：本发明中设置托盘升降机构和铜嘴夹紧机构，通过托盘升降机构自动升降位于托板上的模组精确定位托盘，通过铜嘴夹紧机构能自动夹紧吸尘用的铜嘴保证焊接的压力和保护气体的焊接的保护，使得焊接质量及进度等得到了提升，对部分结构进行优化，使得整个装置的自动化程度提高，有效提高了工作焊接效率；
25.设置在整个装置两端的柔性振镜机构相互独立，不仅大大节省了焊接时间，而且相互不影响，减少了补偿计算次数，节约了运行时间，本发明的另一个特色是可以兼容不同长度模组柔性寻址和激光焊接，适用性更大，集成集成系统节省空间和调试时间，降低成本投入，通过极柱寻址测距，配合焊接的浮动压紧测距，焊接补偿，实现99.99％的合格率。
附图说明
26.通过下面结合附图的详细描述，本发明前述的和其他的目的、特征和优点将变得显而易见。
27.图1为本发明的立体结构示意图；
28.图2为本发明的主视示意图；
29.图3为本发明的侧视示意图；
30.图4为本发明的俯视示意图；
31.图5为本发明去掉铜嘴夹紧机构夹紧板的立体示意图；
32.图6为图5的俯视示意图；
33.图7为本发明去掉铜嘴夹紧机构的立体示意图；
34.图8为本发明中托盘升降机构的立体示意图；
35.图9为本发明中铜嘴夹紧机构的立体示意图
36.图10为本发明中柔性振镜机构的主视示意图；
37.图11为图5的局部放大示意图；
38.图12为本发明中寻址方法的流程示意图；
39.图13为本发明中防呆方式的流程示意图；
40.标号如下：机架100；托盘升降机构200；基板210；滚轮211导台220；升降气缸230；连接架240；轨道241；导向柱250；铜嘴夹紧机构300；夹紧电缸310；导向板320；导向槽321；夹紧板330；卡槽331；柔性振镜机构400；相机410；振镜420；伺服模组430；吸尘机构500；铜嘴510；除尘管520；管路开合机构530；开合片531；开合气缸532。
具体实施方式
41.以下依据本发明的理想实施例为启示，通过以下的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
42.参考下列附图，对本发明进行进一步地说明：
43.实施例一：
44.如图1～11所示，一种自适应激光焊接设备，具有机架100，所述机架100中部设有托盘升降机构200和铜嘴夹紧机构300，所述机架100的两端设有柔性振镜机构400，所述托盘升降机构200侧部设有吸尘机构500，
45.所述托盘升降机构200包括基板210、导台220和升降气缸230，所述基板210两侧的滚轮211设置在导台220的斜坡面上，所述导台220能在升降气缸230驱动下水平移动，并带动所述基板210升降，所述铜嘴夹紧机构300包括夹紧电缸310、导向板320和夹紧板330，所述夹紧板330装在导向板320上方，所述导向板320装在夹紧电缸310的输出轴上，所述导向板320上设有多个导向槽321，所述导向槽321为水平斜槽由导向板320的内侧向外侧倾斜，吸尘机构500的铜嘴510装在导向槽321中，所述导向板320能在夹紧电缸310驱动下移动，且铜嘴510能沿导向槽321移动到夹紧板330的卡槽331中，所述柔性振镜机构400包括相机410、振镜420和伺服模组430，所述相机410和所述振镜420均装在伺服模组430上，且能随伺服模组430移动。
46.所述机架100上设有吸尘机构500的除尘管520，所述除尘管520上设有管路开合机构530，所述管路开合机构530包括开合片531及其开合气缸532，所述开合片531能在开合气缸532驱动下开合除尘管520的管口。
47.焊接灵活性更高，降低焊接成本，每个极柱对应一个独立铜嘴，使得焊接精度更高，大视野的振镜使得伺服移动一次能焊接8个极柱且双侧振镜焊接，大提高焊接节拍。
48.两侧的所述导台220均装在连接架240上，所述连接架240装在轨道241上，且能在
升降气缸230驱动下沿轨道241移动，所述基板210四周设有导向柱250。
49.所述卡槽331与导向槽321的内端重合。
50.实施例二：
51.自适应激光焊接设备柔性寻址方法，应用于实施例一的自适应激光焊接设备，步骤如下：
52.s1:坐标系的建立：伺服轴载相机和测距仪器配合使用校验标定零点，消除偏差，伺服轴移动每次移动测量相机拍摄4个极柱的中心，以相机透镜中心为原点，相机光轴为z轴，x轴为水平轴，y轴竖直，伺服轴带相机移动到托盘的固定的mark点进行归零，并把零点坐标记录为原点(0，0，0)，x轴和z轴为水平坐标，y轴为焊接区域的竖直坐标；
53.s2：放置标准模组到对应位置，伺服轴带动相机移动校验标定模组处，此处定为原点(0，0，0)，此时相机和伺服轴积累的偏移需要补偿，相机策划师每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，标定极柱中心的坐标，对应电芯的极柱中心值定义规律，第一个电芯极柱中心标定为(a1，0，za1)，第二个电芯极柱中心标定(a2，0，za2)
……
以此类推，标定完所有的极柱坐标，建立坐标系，并记录所有极柱的中心值；
54.s3：待检模组到位，伺服轴带动相机移动校验零点处，消除相机和伺服轴的偏移，每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，检测出各个极柱中心的坐标，第一个电芯极柱中心标定为(x1，0，z1)，第二个电芯极柱中心标定(x2，0，z2)
……
以此类推，计算出待测模组的极柱中心值的坐标值并建立一个新的坐标系；
55.s4：计算出标准组和待检组水平坐标的偏差δx和δz，记录数值，并把这个差值传给激光振镜，激光振镜根据差值做出光自动补偿；
56.s5：振镜补偿坐标，补偿后的坐标(xx1，y，zz1)(xx1，-y，zz1)，(xx2，y，zz2)(xx2，-y，zz2)
……
，其中x轴的计算公式为：xx1＝x1+δx1，xx2＝x2+δx2
……
，z轴的计算公式为：zz1＝z1+δz1，zz2＝z2+δz2
……
。
57.该柔性寻址方法的偏移补偿和测距检测，步骤如下：
58.s’1：伺服检测焊接系统自身会补偿偏移量，同时测距仪检测零点的z向偏移，保证焊接的深度质量，避免虚焊或焊穿的现象发生。
59.s’2：以标准模组中的4点为例子，对点1，点2，点3，点4测距，对应z值分别为z1，z2，z3，z4，将测出的数值作为基准值；
60.s’3：z平均＝(z1+z2+z3+z4)/4，δz＝z测-z平均，其中δz是补偿值，z测是相机测距值；
61.s’4：补偿后对1，2，3，4点进行测距，记为δz1，δz2，δz3，δz4；
62.s’5：通过公式z＝z测+δz计算出实际出光距离z；
63.s’6：焊接系统同时监控基准值z1，z2，z3，z4，δz1，δz2，δz3，δz4，z测；
64.s’7：当z-测距传感器测距值＞0.1时报警，不执行焊接，此时表明电芯极柱平面度公差太大，焊接出的质量不合格
65.本发明使用时载模组的托盘移动到托盘升降机构200上，托盘升降机构200顶升，托盘上待焊接的模组随托盘一起上升，模组上升到位后，铜嘴夹紧机构300的夹紧电缸310缩回，带动导向板320后缩，铜嘴510沿导向槽321移动并夹紧到模组电芯的极柱上，伺服模组430带振镜420和相机410移动到寻址位，相机410拍照mark点，之后相机410拍照第一个电
芯的中心孔，进行校验模组，之后相机410拍出第二个电芯的中心孔，计算出与模组电芯的理论值，并把差值传输给振镜420，振镜420会根据差异调整焊接的偏移量，
66.振镜420可以一次焊接8个电芯，以此循环直到焊接完成。
67.铜嘴夹紧机构300的夹紧电缸310伸出，导向板320带着铜嘴510打开，铜嘴510离开模组。
68.托盘升降机构200下降，托盘带动模组下降，最后托盘带模组滑移出。
69.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种自适应激光焊接设备，具有机架(100)，其特征在于：所述机架(100)中部设有托盘升降机构(200)和铜嘴夹紧机构(300)，所述机架(100)的两端设有柔性振镜机构(400)，所述托盘升降机构(200)侧部设有吸尘机构(500)，所述托盘升降机构(200)包括基板(210)、导台(220)和升降气缸(230)，所述基板(210)两侧的滚轮(211)设置在导台(220)的斜坡面上，所述导台(220)能在升降气缸(230)驱动下水平移动，并带动所述基板(210)升降，所述铜嘴夹紧机构(300)包括夹紧电缸(310)、导向板(320)和夹紧板(330)，所述夹紧板(330)装在导向板(320)上方，所述导向板(320)装在夹紧电缸(310)的输出轴上，所述导向板(320)上设有多个导向槽(321)，所述导向槽(321)为水平斜槽由导向板(320)的内侧向外侧倾斜，吸尘机构(500)的铜嘴(510)装在导向槽(321)中，所述导向板(320)能在夹紧电缸(310)驱动下移动，且铜嘴(510)能沿导向槽(321)移动到夹紧板(330)的卡槽(331)中，所述柔性振镜机构(400)包括相机(410)、振镜(420)和伺服模组(430)，所述相机(410)和所述振镜(420)均装在伺服模组(430)上，且能随伺服模组(430)移动。2.根据权利要求1所述的自适应激光焊接设备，其特征在于：所述机架(100)上设有吸尘机构(500)的除尘管(520)，所述除尘管(520)上设有管路开合机构(530)，所述管路开合机构(530)包括开合片(531)及其开合气缸(532)，所述开合片(531)能在开合气缸(532)驱动下开合除尘管(520)的管口。3.根据权利要求1所述的自适应激光焊接设备，其特征在于：两侧的所述导台(220)均装在连接架(240)上，所述连接架(240)装在轨道(241)上，且能在升降气缸(230)驱动下沿轨道(241)移动，所述基板(210)四周设有导向柱(250)。4.根据权利要求1所述的自适应激光焊接设备，其特征在于：所述卡槽(331)与导向槽(321)的内端重合。5.根据权利要求1所述的自适应激光焊接设备，其特征在于：自适应激光焊接设备的柔性寻址方法，步骤如下：s1:坐标系的建立：伺服轴载相机和测距仪器配合使用校验标定零点，消除偏差，伺服轴移动每次移动测量相机拍摄4个极柱的中心，以相机透镜中心为原点，相机光轴为z轴，x轴为水平轴，y轴竖直，伺服轴带相机移动到托盘的固定的mark点进行归零，并把零点坐标记录为原点(0，0，0)，x轴和z轴为水平坐标，y轴为焊接区域的竖直坐标；s2：放置标准模组到对应位置，伺服轴带动相机移动校验标定模组处，此处定为原点(0，0，0)，此时相机和伺服轴积累的偏移需要补偿，相机策划师每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，标定极柱中心的坐标，对应电芯的极柱中心值定义规律，第一个电芯极柱中心标定为(a1，0，za1)，第二个电芯极柱中心标定(a2，0，za2)
……
以此类推，标定完所有的极柱坐标，建立坐标系，并记录所有极柱的中心值；s3：待检模组到位，伺服轴带动相机移动校验零点处，消除相机和伺服轴的偏移，每次移动4个电芯的距离，在相机视野范围内会出现4个电芯的极柱中心，检测出各个极柱中心的坐标，第一个电芯极柱中心标定为(x1，0，z1)，第二个电芯极柱中心标定(x2，0，z2)
……
以此类推，计算出待测模组的极柱中心值的坐标值并建立一个新的坐标系；s4：计算出标准组和待检组水平坐标的偏差δx和δz，记录数值，并把这个差值传给激
光振镜，激光振镜根据差值做出光自动补偿；s5：振镜补偿坐标，补偿后的坐标(xx1，y，zz1)(xx1，-y，zz1)，(xx2，y，zz2)(xx2，-y，zz2)
……
，其中x轴的计算公式为：xx1＝x1+δx1，xx2＝x2+δx2
……
，z轴的计算公式为：zz1＝z1+δz1，zz2＝z2+δz2
……
。6.根据权利要求5所述的自适应激光焊接设备，其特征在于：其特征在于：柔性寻址方法中偏移补偿和测距检测，步骤如下：s’1：伺服检测焊接系统自身会补偿偏移量,同时测距仪检测零点的z向偏移。s’2：以标准模组中的4点为例子，对点1，点2，点3，点4测距，对应z值分别为z1，z2，z3，z4，将测出的数值作为基准值；s’3：z平均＝(z1+z2+z3+z4)/4，δz＝z测-z平均，其中δz是补偿值，z测是相机测距值；s’4：补偿后对1，2，3，4点进行测距，记为δz1，δz2，δz3，δz4；s’5：通过公式z＝z测+δz计算出实际出光距离z；s’6：焊接系统同时监控基准值z1，z2，z3，z4，δz1，δz2，δz3，δz4，z测；s’7：当z-测距传感器测距值＞0.1时报警，不执行焊接。

技术总结
本发明涉及一种自适应激光焊接设备，机架中部设有托盘升降机构和铜嘴夹紧机构，机架的两端设有柔性振镜机构，托盘升降机构侧部设有吸尘机构，铜嘴夹紧机构包括夹紧电缸、导向板和夹紧板，夹紧板装在导向板上方，导向板装在夹紧电缸的输出轴上，导向板上设有多个导向槽，导向槽为水平斜槽由导向板的内侧向外侧倾斜，吸尘机构的铜嘴装在导向槽中，导向板能在夹紧电缸驱动下移动，且铜嘴能沿导向槽移动到夹紧板的卡槽中，本发明焊接灵活性高，有效降低焊接成本，每个极柱对应独立铜嘴，焊接精度更高，大视野的振镜使得伺服移动一次焊接多个极柱，双侧振镜焊接，大大提高焊接节拍。大大提高焊接节拍。大大提高焊接节拍。


技术研发人员：李凌霞
受保护的技术使用者：上海君屹工业自动化股份有限公司
技术研发日：2023.07.07
技术公布日：2023/9/6