[实用新型]一种焊接轨迹自动修正系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于微组装领域中对封装电路的盖板与壳体焊接装置中焊接轨迹进行自动修正的系统，也适用于其它平面矩形或多边形等形状焊缝的盖板与壳体工件密封激光焊接装置中焊接轨迹进行自动修正。

背景技术

随着各类激光发生器向大功率、轻便化和经济化的发展，激光焊接由于能源高度集中和热影响区小，符合优质、低耗、高效、清洁、热影响区窄、接头变形小、操作灵活等技术发展方向，并且激光束具有可以在大气中焊接的优点，既可以对大型构件作深熔焊，又可以进行微形件精密焊接，其应用前景非常广阔。

特别是激光焊接应用于微组装领域，在密闭的或具备保护气氛的环境下，将厚膜或薄膜集成电路封装到盖板与壳体的密闭容器中，起到在恶劣环境中保护电路的作用，使电路具备抗辐射、耐高压、稳定性好等性能。激光焊接具备焊接性能好、稳定、加工灵活等优点，在微组装的密封焊接有替代以前大电流接触式的平行缝焊方式的趋势。

目前，针对微组装技术的专用气密性缝焊设备，是通过在气氛保护环境中，将高强度激光束直接辐射至材料表面，通过激光与材料的相互作用，使材料局部熔化实现焊接。激光焊要求激光光斑与焊缝对准精度高，焊缝表面形貌光洁，耐压强度好。目前，该专用激光焊接设备一般采用定制的专用夹具来固定工件，由机械装置保证工件的位置精度，利用焊缝尺寸图生成G代码进行加工，也可通过红光指示或同轴CCD指示手动对准焊缝寻找焊接轨迹，这些方法存在需要制作专用精密夹具，操作耗时长，人为误差大等缺点。

实用新型内容

为了克服现有的焊接轨迹修正误差大、耗时长的不足，本实用新型旨在提供一种焊接轨迹自动修正系统，该修正装置用于微组装领域中对封装电路的盖板与壳体焊接装置中焊接轨迹进行自动修正，保证焊接质量，同时，也可用来对焊缝为矩形或多边形的盖板与壳体的工件进行密封激光焊接。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：

一种焊接轨迹自动修正系统，包括运动控制平台，与该运动控制平台相连的CNC控制器，以及位于运动控制平台上方的激光器；其结构特点是，所述激光器一侧设有位于运动控制平台上方的相机及视觉系统以及设置在相机及视觉系统一侧的光源；所述相机及视觉系统的信号输出端与CNC控制器的信号输入端相连。

以下为本实用新型的进一步改进的技术方案：

为了保证运动控制平台的活动范围，所述相机及视觉系统、光源相对所述激光器旁轴安装。

本实用新型所述相机及视觉系统包括CCD相机，以及对CCD相机拍摄的照片进行识别和处理的视觉系统，其视觉系统为嵌入式系统或计算机组成的图像处理系统，用于图像识别与处理，对特征值的提取与计算。

藉由上述结构，所述焊接轨迹自动修正系统主要包括CNC控制器、激光器、CCD相机及视觉系统、光源和运动控制平台。工件焊接缝隙通过CCD相机拍照，利用视觉系统中图像定位技术确定在图像坐标系中的位置，然后将工作运动台运动至激光头下方，将目标坐标系中特征值换算成加工坐标系中特征值，赋值到尺寸一致的G代码中进行位置修正，使最终焊接的轨迹与工件实际的焊缝精密对准。CCD像素，光源的照明情况需根据实际定位精度要求进行选取。

所述CCD相机与光源旁轴安装，保证在运动控制平台范围内，与激光头的机械坐标位置相对固定，对运送至相机视野下方的工件进行拍照，在图像坐标系中将目标信息进行定位和计算。

所述图像定位利用盖板与壳体缝隙的线性边缘特征，采用边线测量工具计算焊接起点坐标和工件边线与图像坐标系的偏转夹角。所述的偏转夹角202定位焊缝线性边缘特征，提取其角度方向值。

所述旋转中心点坐标201定位相邻两条焊缝线性边缘特征，利用图像工具中的直线交点算法，计算交点在图像坐标系200的坐标值。所述图像定位对于具圆弧倒角焊接形状的工件，将边线的延长线确定为旋转中心点。

在图像坐标系中对应的O’(X’,Y’)转换成加工坐标系中的O(X,Y)，其中X=f₁(X’,Y’)，Y=f₂(X’,Y’)。

所述焊接起点是在偏转角的方向上平移圆弧倒角半径计算得出。

作为一种优选方案，所述偏转夹角需要计算矩形或多边形的每条边与图像坐标系的偏转角度，通过与理论偏角值的比较，计算其平均值作为轨迹修正的补偿偏转角度。

所述初始G代码程序具有旋转中心点坐标201与偏转角度202相应赋值的接口或变量，即赋予G代码正确的旋转中心点坐标201与偏转角度202特征值完成轨迹位置自动修正。