动力锂电池激光振镜精密焊接关键技术研究

发布时间：2020-09-19 09:10

　　 新能源动力锂电池模组焊接是新能源电池模组装配工序中十分关键的一环,焊接质量的好坏将直接影响产品质量。目前,国外进口的集成视觉的整套激光焊接系统普遍价格十分昂贵,为了能更好的适应国内厂商生产工艺和降低生产成本需要,本文以实际项目为依据,研制了一种面向新能源动力电池模组的激光振镜精密焊接系统,并对视觉与振镜扫描两方面的关键技术进行了研究。首先,本文根据方形硬壳锂电池模组极柱焊接的工艺要求,围绕着提高焊接精度、加快焊接效率两个方面的需求,进行本系统的总体结构设计以及控制系统的设计。整个系统通过可编程控制器集成了包括振镜、激光器、视觉传感器、机器人和伺服电机等主要部件,由控制器协调各个子系统工作,达到了适应实际工作节拍需要。为了保证诸多偏差源对焊接精度的影响,该系统集成了视觉系统进行纠偏。同时为了保证系统的焊接速度,采用了振镜子系统对激光焊接路径进行快速扫描。在控制策略上,具体采用了“先看—后动”的控制流程与“定位—焊接”的工作模式。其次,本文研究了机器视觉系统的定位方法,在此理论基础上寻找模组激光焊接纠偏的方法。根据实际情况选取光源与照明方案,优化原始图像质量,通过边缘提取算法,采用最小二乘法拟合目标曲线,实现焊接模型区域的定位。本文研究了振镜系统扫描原理,同时通过“旁轴式视觉系统与激光振镜加工系统的位置关系”标定方法,找到了振镜与视觉系统的坐标系对应关系。最后,本文分析了焊接参数对焊接效果的影响,由焊接产品的效果、切片试验以及拉力试验的结果,验证了该系统的焊接效果,达到了高质量的焊接效果。
【学位单位】：机械科学研究总院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：TM912;TP391.41;TN249
【部分图文】：

本文研究了一种全新的集成焊接系统。1.1 激光焊接原理及发展激光焊接技术是指采用高能量激光束与待焊物体（非透明物质）发生作用使物体熔化后连接在一起的一种焊接方式。这种方法对比于传统焊接方法更适用于精密的、微小的部件焊接，因为激光束能量集中对焊件热影响区域小，同时激光器便于计算机集成从而更利于自动化焊接[1]。激光焊接的具体效果受到激光器的类别和待焊部件的性能影响。焊接部件的特征包括了其几何形状、尺寸大小、材料性能等。从本质上来说，激光焊接这个过程即为激光汇聚的高能量与非透明物质的相互作用的过程。而激光焊接机理的研究一直是相关科研人员研究的一个重点课题。高能激光束与待焊部件互相作用时，待焊部件由于热传导会发生一些物理变化，比如金属或者非金属的熔化、液态物质蒸发等[2]。这个过程也与激光束的特性有关，主要包括了能量密度、偏振方向、光谱波长、移动速度光斑大小等。以下表 1-1 包含了激光焊接时主要的影响因素。表 1-1 激光焊接系统主要影响因素

图 1-1 激光焊接原理主要包含了三大基本组成光稳定输出提供激励能量正反馈系统输出一定能量率一定、方向一致的光作种光腔结构可控制输出光的相干性的激光。且由于通调整其长度来选模，所生激光的物质，理论上指发态从而辐射出激光的整体、气体、液体和半导体主要的作用为尽可能稳定益介质来说最重要的是介器在 1960 年，由美国人 M

物镜前振镜扫描系统

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本文编号：2822318