激光應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展越來(lái)越快，所涉及的領(lǐng)域也越來(lái)越多。與其他技術(shù)一樣，激光也在與計(jì)算機(jī)、自動(dòng)化等技術(shù)緊密結(jié)合，快速共同發(fā)展。目前國(guó)外已經(jīng)有成熟的三維振鏡焊接系統(tǒng)，而在國(guó)內(nèi)還屬于摸索階段。隨著工業(yè)需求不斷提高，振鏡焊接技術(shù)由二維系統(tǒng)轉(zhuǎn)向三維系統(tǒng)乃科技發(fā)展的必經(jīng)之路。一個(gè)可靠性高和功能全面的三維激光焊接系統(tǒng)，是確保激光焊接系統(tǒng)投入使用的基礎(chǔ)技術(shù)之一。

 

      激光掃描振鏡焊接技術(shù)融合了激光焊接技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)。一是焊接速度快。通過(guò)振鏡掃描可以對(duì)焊接點(diǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確的定位，以此縮短加工的時(shí)間，同時(shí)還具有即起即停的優(yōu)點(diǎn)。二是應(yīng)力和變形小。焊接激光照射到工件表面的功率密度非常小，其能夠快速地將母件材料融化，避免了因?yàn)楹附觽鬏斒軣岫鴮?dǎo)致工件變形。三是可焊難焊材料。激光振鏡焊接主要采取計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行控制，其可以通過(guò)自動(dòng)焊接焊手工難以焊接的工件。

 

核心應(yīng)用——大族激光三維激光掃描振鏡焊接系統(tǒng)

 

      大族激光三維激光掃描振鏡焊接系統(tǒng)在原來(lái)的二維（X、Y 軸）振鏡焊接系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加了動(dòng)態(tài)聚焦激光的功能。而動(dòng)態(tài)聚焦部分被習(xí)慣性地稱為 Z 軸，動(dòng)態(tài)聚焦振鏡激光焊接系統(tǒng)也被習(xí)慣性地稱為三維振鏡焊接系統(tǒng)。

 

      三維焊接的硬件設(shè)備主要包括光纖激光器及三維振鏡系統(tǒng)。

 

      三維激光掃描振鏡焊接系統(tǒng)的工作流程如下圖所示：

 

      如圖1所示，用戶導(dǎo)入焊接對(duì)象圖形，選擇焊接對(duì)象，計(jì)算機(jī)根據(jù)焊接圖形進(jìn)行計(jì)算，得到相應(yīng)的焊接路徑，在對(duì)焊接路徑進(jìn)行插補(bǔ)后，數(shù)據(jù)用于控制執(zhí)行設(shè)備。

 

      傳統(tǒng)繪圖式的X-Y平面激光掃描系統(tǒng)長(zhǎng)期工作在一定的距離內(nèi)，機(jī)械系統(tǒng)磨損嚴(yán)重，系統(tǒng)精度受到極大的影響。因此，繪圖式的 X-Y 平面激光掃描系統(tǒng)在短暫的繁榮后，逐步退出了市場(chǎng)。

 

      三維激光掃描振鏡系統(tǒng)與 X-Y 平面激光掃描系統(tǒng)進(jìn)行比較，可以發(fā)現(xiàn)三維激光掃描振鏡系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯：

 

  →  掃描速度高：通過(guò)振鏡的微小角度偏轉(zhuǎn)即可實(shí)現(xiàn)激光大范圍移動(dòng)；

  →  定位精度高：位置傳感器的使用和負(fù)反饋回路的設(shè)計(jì)思路保證了系統(tǒng)的精度；

  →  噪音?。赫耒R旋轉(zhuǎn)時(shí)幾乎不發(fā)出聲音；

  →  和工作環(huán)境非直接接觸，整個(gè)系統(tǒng)可位于加工物質(zhì)之外。

  →  焦距可變范圍大，可連續(xù)快速完成三維產(chǎn)品的焊接。

 

      振鏡時(shí)代的到來(lái)使中國(guó)激光掃描再一次迎來(lái)了飛躍式的發(fā)展，而速度和精度的大幅提升，再一次刺激了原有的工具行業(yè)，同時(shí)以前由于對(duì)精度要求較高，而不能用激光處理的行業(yè)市場(chǎng)也廣開(kāi)大門。二維平面的焊接已不能夠滿足現(xiàn)在市場(chǎng)的需求，三維振鏡焊接系統(tǒng)的時(shí)代已經(jīng)到來(lái)。

 

延伸介紹——三維振鏡焊接軟件簡(jiǎn)介

 

      三維振鏡焊接軟件由大族激光精密焊接事業(yè)部獨(dú)立自主研發(fā)，并成功申請(qǐng)了知識(shí)產(chǎn)權(quán)和軟件著作權(quán)保護(hù)。軟件主界面如圖所示：

 

三維振鏡焊接軟件主界面

      主要功能：

       →  三維圖形編輯顯示功能；

       →  可導(dǎo)入焊接對(duì)象的CSV或STEP(CAD圖)文件；

       →  控制三維振鏡進(jìn)行三維焊接。

 

      該軟件提供了一套比較完整的動(dòng)態(tài)界面和鼠標(biāo)拖動(dòng)控制功能。“全動(dòng)感”的用戶界面提升了使用友好度，減少了多余的對(duì)話框。嶄新的屬性管理用來(lái)高效地管理整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程和步驟。屬性管理包含所有的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)和參數(shù)，而且操作方便、界面直觀。

 

三維激光掃描振鏡焊接系統(tǒng)的核心技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

   △ 自主研制的高可靠性、高穩(wěn)定性激光三維焊接技術(shù)；

   △ 自主研發(fā)的高度集成控制應(yīng)用軟件系統(tǒng)技術(shù)；

   △ 自主研發(fā)的三維高速掃描振鏡光學(xué)系統(tǒng)技術(shù)；

   △ 自主研究的三維激光焊接工藝技術(shù)，可對(duì)焊接缺陷——熔合不良、熱應(yīng)力集中、翹曲變形等進(jìn)行有效控制。