国产手机视频在线观看,欧美精品aaaa,www.av91

如今，隨著高亮度的多功率激光光源的出現，具有高達數百毫米間距的遠程激光焊接概念在工業焊接應用中變得廣泛可行。為此，掃描光學元件通過一對高速振鏡（x和y軸方向）來操縱光束作用于2D平面，并在3D應用情況下，一款快速調焦裝置會迅速地適應對焦距離（Z軸）。這些系統能夠以高精度操縱激光光斑，并且能夠在幾毫秒內將光斑重新定位在其工作行程的任意位置。如果掃描光學元件的工作行程不足以覆蓋所要焊接的區域，則使用工業型關節臂機器人來引導掃描頭，便可以擴展工作范圍，使其覆蓋更大的工件并且在傾角明確的條件下從各個方向接近它們。

振鏡的光學配置、振鏡控制元件和光學傳感器之間的實時接口等領域的發展與創新已顯著拓寬了遠程激光焊接的應用。各種光學放大器可用于將光學器件優化為特定應用所需的激光功率和光束質量。以前無法利用的旨在使可變光斑大小對焦的光學變焦功能現在可用于振鏡系統，例如德國SCANLAB公司的intelliWELD II。振鏡控制系統提供直觀的用戶界面，并通過算法優化機器人路徑，從而使過去繁瑣的復雜焊接程序的編程任務變得簡單有效，并容易掌握。

從傳統角度看，這些系統主要用于鈑金部件的搭接焊接。近年來，制造商已廣泛利用遠程激光焊接的優點來更有效地發揮其在多個具有挑戰的焊接應用中的功效。以下生產情況已受益于遠程激光焊接，從而實現更多傳統焊接技術所不能達到的精度和生產率水平。

靜態遠程激光焊接

在其最簡單的形式中，遠程激光焊接可以利用固定位置的2D和3D振鏡來實現。通常被稱為靜態遠程激光焊接，振鏡安裝于一個相對靜態的機械位置，未焊接組件位于掃描區域內，而焊接過程中的唯一運動是由掃描光學元件實現的。

靜態遠程激光焊接的快速增長領域之一是應用于電動汽車的鋰電池模塊的組裝。這些電池需要焊接單個電池單元，以及多個電池組件的封裝。這些可以是由各種材料（銅、鋁、鎳和鍍鎳銅）以及厚度不一的多層所構成的復雜組件。激光對于大多數這些焊接要求而言都是理想的解決方案，振鏡已被證明是最大限度提高速度和精度，同時提供高度靈活的焊縫幾何形狀的有效工具。

圖1：i8 電池模組焊接任務( 來源:BMW at EALA Conference 2015)

其中一個例子是寶馬（BMW）i8的電池模塊的焊接（見圖1）。寶馬工程師面臨著如何增加壓板與鋁電池模塊的框架之間形成的焊點的抗拉強度，以及保持焊縫質量的挑戰。這是通過采用具有不同振蕩模式的掃描振鏡焊接工藝來實現的。據寶馬的制造技術和原型車間電能儲存部門的Rüdiger Daub 博士稱，通過縱向和橫向振動模式的結合，焊點的抗拉強度拉提高了35％，孔隙率降低了40％。所應用的Blackbird Robotics 公司的掃描振鏡焊接解決方案（基于intelliWELD）能夠最大化振鏡動態特性（頻率為幾百赫茲）以及完全控制具有可自由編程的振蕩模式和功率調制的熱輸入等方面的靈活性。

通過對掃描范圍進行完整的笛卡爾校準以及采用集成漂移補償方式，即使位置極為關鍵的焊接點的加工也可以由掃描頭高速執行。焊接用于汽車排氣組件的熱交換器涉及薄壁管與兩端的薄片之間的焊接（管束，見圖2）。這些組件是精密沖壓的薄壁部件，而焊接頭是對接焊接頭，因此薄壁管接觸每端的板件。一個典型的配置是每個管束16 個薄壁管。Weil Engineering GmbH公司（位于德國Muellheim）確定用于激光焊接這些組件的理想光學元件是2D振鏡（SCANLAB 公司的intelliSCAN FT），其能實現激光束的高速和精準定位，并具有足夠的運動范圍可在不移動光學元件的情況下焊接整個組件。

圖2：Conntronic 公司的aDM(a) 以及Weil 公司的熱交換器（b)

挑戰是將激光束精確地定位在管和片材的交接處。部件本身具有很強的可重復性，然而，由于工裝和分度裝置的公差疊加，組件位置的變化大于焊接所需的可重復性。因此，需要在焊接之前精確定位每個組件。

解決方案是結合基于相機的視覺系統（Blackbird的振鏡視覺系統）來檢測管板的關鍵特征。該圖像被發送到Blackbird的機器人振鏡控制單元（SCU）內，相對比之前記錄的組件位置，x 和y 軸的掃描位置發生偏移并圍繞z 軸旋轉，使焊接路徑對準組件的實際位置。在焊接每個組件之前，這一工序僅不到300毫秒便能完成。這些自2012年以來采用多班生產模式的熱交換器成為該解決方案的首個應用。從那時起，許多2D和3D焊接應用陸續從這一速度和精度的雙重優勢中獲益。

位于德國奧格斯堡的Conntronic Prozess-und Automatisierungstechnik GmbH 公司遇到了來自焊接自動檔案模塊（aDM）的挑戰，aDM 是旨在支持大眾汽車（VW) 的藍驅（BlueMotion）技術項目的一種冷卻外罩。BlueMotion 是一系列創新的節能技術，包括設計能夠降低汽車的油耗及有害排放的先進發動機。aDM 是一種復雜的機械外殼，需要三種不同的材料厚度以氣密密封方式組裝在一起，同時最大限度地降低變形率（圖2）。該公司評估了許多替代焊接解決方案，最終選擇了基于掃描振鏡的遠程激光焊接技術，因為它能夠最小化機器人運動，從而減少加工周期，并且彰顯其精確焊接小直徑（6mm）圓的能力和長焦距光學器件為限制性較小的工具設計所提供的整體靈活性。成功的關鍵是Blackbird Robotics遠程焊接系統與機器人控制系統的緊密集成，以及通過掃描范圍的3D校準和檢流計振鏡電機的集成漂移補償所實現的精度。

3D激光飛行焊

將基于檢流計振鏡電機的掃描振鏡系統的速度和精度與關節臂機器人的運動范圍相結合，可顯著提高遠程焊接應用的生產率。當協調掃描振鏡與機器人的運動時，這些性能得到最大化。在“飛行焊接（On-The-Fly）”工藝中，機器人在平滑的軌跡上引導掃描頭，而所有的高速運動是由速度更快的掃描軸執行的。采用該方法，可以實現90％以上的激光有效時間。經驗表明，使用遠程激光焊接的單個接頭所需的時間僅是采用由傳統接合方法（例如，電阻點焊鉚接和固定光學激光焊接）打造的相同焊接點的20%。

通過使用適當的控制裝置，能夠以高效的方式執行飛行焊工藝。最先進的系統可實現與機器人運動的完全同步，并且為振鏡掃描頭和機器人軸提供優化的運動規劃。通常，分布在整個部件上的多個短焊接點的搭接焊應用已經采用了這種加工手段。在過去，該應用局限于座椅靠背等簡單且平坦的部件。隨著近年來控制技術的進展，更復雜的部件（例如座椅結構件、交叉車梁和汽車門）已成功地應用了Blackbird的3D機器人飛行焊解決方案。該方案實現了復雜3D 零件的焊接速度最大化（>10m/min）以及跳躍時間最小化（<20ms），同時依然確保能夠在適當的傾角到達焊接位置。

此外，還必須解決在焊接鍍鋅材料時為鋅的蒸發提供一個通道的挑戰。為了確保穩定的工藝，焊接期間釋放的鋅氣體必須被給予一種從板件之間排出的方式。因而，可對許多得到生產驗證的方法進行研究。

除了在部件上打造專門設計的間隔特征，或通過夾緊技術在板件之間創建明確的間隔外，最常見的方法是凸點法（dimpling）。在這個兩步驟的方法中，首輪工序是通過使用幾毫秒的短脈沖激光在較下方位置的板件表面打造出高度通常為0.1-0.2mm的小凸點。這些小凸點用作上方位置的板件的間隔件，使其在第二道工序中與下方板件進行焊接。

近來，已經開發出常被稱為“螺釘激光焊接”或“激光點焊”的技術，旨在替代電阻點焊工藝。這種技術結合了傳統激光焊接的較高加工速度、單面進入和低熱輸入等優勢，以及為板件間的間隙公差提供更多的靈活性，并省去了鍍鋅材料的預焊打凸點工序。

圖3：在寶馬的生產車間對Mini 款車型車門的角焊縫進行焊接

幾年前，寶馬通過與Blackbird的合作，逐漸摒棄了傳統的激光搭接焊車門的技術。他們的目標是使用角焊縫來縮小法蘭邊距離，并且彰顯其它工藝優點，例如實現鍍鋅材料的“零間隙”焊接。將遠程激光焊接的應用擴展到角焊縫領域的挑戰是開發一種通過振鏡掃描頭實現的同軸焊縫跟蹤技術。目前，這種同軸焊縫跟蹤技術已獲得工業使用的資格，并自2014 年起成功應用于寶馬（BMW）Mini款車型的車門的批量生產中（圖3）。

生產解決方案包括來自Blackbird的遠程焊接系統和控制系統，以及用于焊縫跟蹤的同軸相機。其結果是獲得一款由同軸照明和在線焊縫跟蹤功能加持的掃描振鏡系統。該系統融合了掃描飛行焊的優點，并能滿足位置極為關鍵的焊接結構的要求：

● 可靠的跟蹤焊縫精度通常為0.1mm；

● 全向加工的高靈活性；

● 通過最大程度減少再定位時間和機器人運動實現效率最大化；

● 通過工件的長距離（～0.5m）改善焊接接頭的可接近性。

未來展望

掃描振鏡技術不斷取得進展，持續增強了焊接工藝的可見性和控制性。就這一領域而言，光學相干斷層掃描（OCT）技術有望實現下一個飛躍，因為它是一種在千赫茲的頻率范圍在微米尺度上收集距離數據的單點測量方法。原則上來說，它是一種干涉儀裝置，其中一個光束路徑（測量臂）指向工件，第二道光束路徑（參考臂）具有已知長度。這種傳感器在固定式激光光學頭中的最先進的應用近來已被引入市場。該干涉儀使用了一款近紅外波長范圍以及光纖耦合光束傳輸的超輻射發光二極管（SLD）。