激光應用技術的發(fā)展越來越快，所涉及的領域也越來越多。與其他技術一樣，激光也在與計算機、自動化等技術緊密結合，快速共同發(fā)展。目前國外已經有成熟的三維振鏡焊接系統(tǒng)，而在國內還屬于摸索階段。隨著工業(yè)需求不斷提高，振鏡焊接技術由二維系統(tǒng)轉向三維系統(tǒng)乃科技發(fā)展的必經之路。一個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)投入使用的基礎技術之一。

 

      激光掃描振鏡焊接技術融合了激光焊接技術的優(yōu)點。一是焊接速度快。通過振鏡掃描可以對焊接點進行準確的定位，以此縮短加工的時間，同時還具有即起即停的優(yōu)點。二是應力和變形小。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，避免了因為焊接傳輸受熱而導致工件變形。三是可焊難焊材料。激光振鏡焊接主要采取計算機控制系統(tǒng)進行控制，其可以通過自動焊接焊手工難以焊接的工件。

 

核心應用——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)在原來的二維（X、Y 軸）振鏡焊接系統(tǒng)的基礎上，增加了動態(tài)聚焦激光的功能。而動態(tài)聚焦部分被習慣性地稱為 Z 軸，動態(tài)聚焦振鏡激光焊接系統(tǒng)也被習慣性地稱為三維振鏡焊接系統(tǒng)。

 

      三維焊接的硬件設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，用戶導入焊接對象圖形，選擇焊接對象，計算機根據焊接圖形進行計算，得到相應的焊接路徑，在對焊接路徑進行插補后，數(shù)據用于控制執(zhí)行設備。

 

      傳統(tǒng)繪圖式的X-Y平面激光掃描系統(tǒng)長期工作在一定的距離內，機械系統(tǒng)磨損嚴重，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。

 

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

 

  →  掃描速度高：通過振鏡的微小角度偏轉即可實現(xiàn)激光大范圍移動；

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

  →  噪音小：振鏡旋轉時幾乎不發(fā)出聲音；

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

  →  焦距可變范圍大，可連續(xù)快速完成三維產品的焊接。

 

      振鏡時代的到來使中國激光掃描再一次迎來了飛躍式的發(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)，同時以前由于對精度要求較高，而不能用激光處理的行業(yè)市場也廣開大門。二維平面的焊接已不能夠滿足現(xiàn)在市場的需求，三維振鏡焊接系統(tǒng)的時代已經到來。

 

延伸介紹——三維振鏡焊接軟件簡介

 

      三維振鏡焊接軟件由大族激光精密焊接事業(yè)部獨立自主研發(fā)，并成功申請了知識產權和軟件著作權保護。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；

       →  可導入焊接對象的CSV或STEP(CAD圖)文件；

       →  控制三維振鏡進行三維焊接。

 

      該軟件提供了一套比較完整的動態(tài)界面和鼠標拖動控制功能。“全動感”的用戶界面提升了使用友好度，減少了多余的對話框。嶄新的屬性管理用來高效地管理整個設計過程和步驟。屬性管理包含所有的設計數(shù)據和參數(shù)，而且操作方便、界面直觀。

 

三維激光掃描振鏡焊接系統(tǒng)的核心技術及創(chuàng)新點

   △ 自主研制的高可靠性、高穩(wěn)定性激光三維焊接技術；

   △ 自主研發(fā)的高度集成控制應用軟件系統(tǒng)技術；

   △ 自主研發(fā)的三維高速掃描振鏡光學系統(tǒng)技術；

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