[发明专利]一种基于CCD视觉检测的自动精密激光焊接方法

说明书

本发明公开一种基于CCD视觉检测的自动精密激光焊接方法。为实现微细结构精密零件、元器件的自动化和智能焊接，首先根据焊接件的工艺需求和外形尺寸、位置、精度等方面的技术要求，通过CCD视觉检测、智能图形处理和数控平台精密运动控制，实现了零件焊接的自动定位；对于焊后零件，驱动数控平台，直接利用CCD进行焊接质量检测，快速反馈焊接结果。本发明将在高端精密零部件、元器件制造领域，能够满足高精密自动化制造的需求。

技术领域

本发明涉及一种基于CCD视觉检测的自动精密激光焊接方法，属于焊接加工领域。

背景技术

随着电子信息、航空航天、高端装备领域微细结构元器件、零部件向更高性能的制造需求发展，通过精密激光焊接制造技术、智能检测与控制等先进技术融合，以实现高性能元器件、零部件的高品质、高效率制造，成为发展必然。例如对于光通信激光器、新一代OLED显示屏、高分辨探测卫星准直器等的焊接位置精度均需要控制在微米级。这些微细结构的器件或者部件的焊接制造，首先需要实现焊接位置的精准识别与超精密定位，如何实现微米尺度的激光焊接技术与位置识别、定位技术相结合是技术难点；同时考虑到微细结构的焊接过程中可能存在的问题，可能存在焊缝裂纹、烧穿、咬边、未熔合等缺陷，但是这些微观尺度下的缺陷肉眼难以观察，焊后采用显微镜或者专用的检测仪器来分析检测非常麻烦和低效，如何实现微细焊缝的在线检测评价也是急需解决的问题。以准直器为例，准直器有众多的栅格结构单元组成，准直器整体结构为米量级，而栅格结构单个栅格尺寸在毫米量级，构成栅格的金属箔片厚度在微米量级，正交互插的栅板箔片平行度和垂直度精度要求高，通过激光焊接微细箔片逐步实现大尺寸的准直器本体制造，这是一种跨尺度的超精密制造技术，对焊接及检测要求都极高。

基于CCD成像的焊接视觉检测技术是一种在焊接领域应用比较广泛的无损检测方法，具有非接触、响应快等优点。通常根据CCD成像光束与激光束的位置，分同轴和旁轴两种。通常采用同轴的照相视场小、检测精度高，而旁轴的主要应用于大幅面检测，但是检测精度低。对于大幅面的激光扫描振镜加工，适合采用旁轴系统，但是精度方面会差一些。对于准直器这种跨尺寸的超精密焊接，适合采用激光振镜扫描焊接，但是在焊接定位及焊接质量检测方面目前都存在困难。

发明内容

鉴于上述原因，本发明的目的在于提供一种基于CCD视觉检测的自动精密激光焊接方法，利用该激光焊接装置和方法，可集成零件焊接定位和焊接品质检测功能于一体，实现精细结构的高精度、自动化焊接，满足精密零件制造的要求。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一方面提供了一种基于视觉检测的自动精密焊接系统，包括控制装置、视觉检测装置、激光扫描焊接装置，以及数控平台；

所述视觉检测装置安装在所述激光扫描焊接装置的激光焊接头出光口位置附近；

所述数控平台位于所述激光扫描焊接装置下方，用于放置焊接零件；

所述控制装置能够在焊接前根据所述视觉检测装置获取的所述焊接零件的图像，检测所述焊接零件的焊接位置，利用所述数控平台校准调整所述焊接零件到焊接位置，对焊接初始位置进行定位，并驱动所述数控平台运动校准，确定接起始点；

所述数控装置还能够在焊接完成后利用利用所述数控平台移动焊接零件，利用所述视觉检测装置对焊缝成像分析，对于焊接缺陷位置进行标定，评价焊接质量。

优选地，所述视觉检测装置包括2个或4个图像传感器，以及对应于每个图像传感器的成像物镜。

优选地，所述图像传感器为CCD传感器，所述CCD传感器的像素在1000万以上，视场范围在(20-100)mm×(20-100)mm之间，最小视场分辨率10μm。

优选地，所述图像传感器和成像物镜基本均匀地分布于所述激光焊接头出光口周围，并且位置和拍摄角度可根据需要调整；所述成像物镜的镜头方向与激光焊接头出光口方向一致。