[发明专利]金属化光纤传感器的激光多点自动焊封方法及焊接装置

说明书

【技术领域】：

本发明涉及金属化光纤及其传感器的固定封装方法，特别是针对野外作业设计了方便的便携设备及工艺方法，可通过激光自动完成金属化光纤的多点焊接。

【背景技术】：

金属化光纤传感器被广泛地使用在各种测量领域，可以对温度、变形等参数进行精密测量。但是在测量中，要求金属化光纤传感器自身与被测量物体紧密接触，且不能有相对位移。传统的固定方法广泛采用胶水粘合或电焊的方法，这种方法不仅技术落后，而且固定效果差，受外界环镜影像也很大，不便于携带，很难保证野外环镜下的长期可靠工作。

【发明内容】：

本发明的目的是解决上述方法中不足，提供一种可在室内或野外进行便携操作的金属化光纤传感器激光多点自动焊接装置及焊接方法。

本发明提供的金属化光纤的焊接方法依次包括：

第一、将需要焊接的金属化光纤传感器通过工装或采用手持的方式放置在工作台上放的卡具上，如果光纤表面没有金属涂层，需要在裸露的石英表面待焊接位置涂敷焊膏；

第二、将需要焊接的位置通过外部输入设备输入给DSP控制系统；

第三、DSP系统控制伺服电机带动平移及旋转工作台，将需要焊接的焊点位置置于激光焦点位置，并按照系统设定的离焦量离焦；

第四、CCD监测工件到达指定位置后，DSP控制激光器按照需要发出一个激光脉冲，完成一个焊点的焊接；

第五、通过第三、第四步的循环，完成整个金属化光纤传感器的焊接。

整个过程通过CCD进行定位并监控，如有位置偏差或焊点不良自动进行补焊。

一种实现上述焊接方法的激光自动焊接装置，包括：

●激光器：用于产生需要进行焊接用的激光；

●扩束镜：将激光器发出的光空间整形，光束直径变大，压缩激光的发散角；

●45度反射镜：多介质膜反射镜，用于将水平方向的激光变为垂直方向；

●聚焦镜：光学聚焦镜，用于将激光束会聚，增大其功率密度；

●伺服机构：带动工件进行水平移动及旋转；

●CCD监控系统：由成像光路和CCD组成，位于聚焦镜上方，用于定位和整个焊接过程及结果的监控；

●DSP控制模块：该模块位于计算机控制卡上，该模块通过3个接口分别与激光器、伺服电机和CCD监控系统进行连接，用于将提前设定好的焊接位置转换为数字信号分别输入给伺服电机和激光器，使二者配合完成焊接过程，并通过CCD时时控制。

●携带式电源：通过可携带式电池组实现对整个设备的供电。

●风冷系统：整个过程通过散热片和风扇进行冷却，取代了传统的冷却水循环系统。

●固定或手持工装：用于固定被焊接的金属化光纤传感器。

本发明的优点和积极效果：本发明提出了一种金属化光纤传感器的新型激光多点自动焊接方法及装置。该系统取代了传统的金属化光纤自动焊接工艺，不仅焊接效果好，可靠性高，而且整个系统在DSP的控制下，可自动实现多点自动化焊接，可在室内或室外操作，大大提高了金属化光纤的制作和维修效率。激光器、动态聚焦系统及扫描振镜组的控制完全通过DSP自动完成，操作者只需要提前输入焊点的空间位置即可，实现了焊接过程自动化，使得操作过程简便、快捷、可操作性强，降低了对操作者专业知识的要求。

【附图说明】：

图1是金属化光纤传感器激光自动焊接装置光路图；

图2是激光焊接系统控制流程图；

图3是光纤传感器顶部激光熔穿点焊位置示意图；

图4是光纤传感器侧面激光点焊位置示意图；

图5是金属化光纤表面激光焊接位置示意图。

图中，1、激光器，2、扩束镜，3、CCD监控系统，4、45度反射镜，5、聚焦镜，6、焊接工装，7、旋转伺服机构，8、平移伺服机构。

【具体实施方式】：

实施例1：

如图1所示，本发明提供的激光自动焊接装置，包括：

●激光器1：用于产生需要进行焊接用的激光；

●扩束镜2：将激光器发出的光空间整形，光束直径变大，压缩激光的发散角；

●45度反射镜4：多介质膜反射镜，用于将水平方向的激光变为垂直方向；

●聚焦镜5：光学聚焦镜，用于将激光束会聚，增大其功率密度；

●通过伺服电机带动旋转伺服机构7和平移伺服机构8，使工件进行水平移动及旋转；

●CCD监控系统3：由成像光路和CCD组成，位于聚焦镜上方，用于定位和整个焊接过程及结果的监控；