激光焊接和钎焊的触觉接缝跟踪

任何自动化加入系统中最大的障碍之一是能够在一致的性质中找到和跟踪关节。由于许多变量，包括上游零件供应的标准方差或从过程或产品的角度来看，关节质量可能差。

首先，有变化是固有的单一部分和整体堆叠。由于物料批次从一次生产运行到下一次生产运行会发生微小的变化，每一次生产运行都会有不同部件的特性和差异，这将影响连接过程的稳定性。有许多方法可以对抗这种有时令人恼火的现象，以稳定生产质量，要么通过在模具(如冲压或装配)上的高投资，增加周期时间(如弧焊中的机器人触觉)，或使用视觉包来帮助抵消机器人路径，以匹配部件。在最后一种情况下，由于各种原因，实现和维护可能非常复杂。

想象一下，现在你正在处理一个连接组件的激光过程，这个过程的光束大小可以是0.6毫米到3.2毫米，这比任何电弧焊过程都要小得多。将基于视觉的解决方案应用于激光加工，使本已复杂的加工过程变得更加复杂。在任何连接过程中，无论是电弧连接还是激光连接，目的都是确保该过程提供的能量准确地到达需要的地方，也就是在连接处。当添加填料丝时，这就给工艺增加了另一个复杂的变量。在激光加工的情况下，这甚至更加关键，部分原因是与光束相关的高能量密度，以及确保光束与导线正确排列的必要性。用激光加工解决这个难题的方法是一种叫做触觉焊缝跟踪的特性。

触觉接缝跟踪，如Scansonic应用，使用实际填充金属跟踪接头。这类光学系统的光路是这样设置的:准直透镜(当光束从光纤发出时使光束路径变直的透镜)和焦距透镜(光束聚焦到一个点，提供了一个工具中心点)被一个旋转轴分开。转轴的设计使焦距透镜和相关联的伸缩臂和导丝模块相对于焦距透镜保持固定。伺服电机和编码器控制施加到旋转轴上的力的数量，从而提供了一个内在水平的控制，以控制金属丝和接头之间的旋转力进行钎焊或焊接。这个应用程序最通用的方面是，不管零件的变化，机器人基本上可以沿着直线运动。旋转轴、伸缩臂/导线导向模块的协调，以及另外一个自动聚焦功能提供了一个工具，可以容纳由于旋转轴的Y旋转和伸缩臂的Z行程而产生的相对广泛的部件变化。自动对焦功能是确保零件质量的另一个方面。该功能允许您在给定的工具中心点或伸缩臂上Z轴的0点上设置光斑大小。

当该部件在Y或Z方向变化时(假设移动方向为X)，伸缩臂的相应位置可以平移，使准直透镜移动以匹配TA位置，确保光斑大小相同。在能量密度的情况下，光斑大小的变化将改变过程中给定点的能量使用量，并可能导致质量问题，如母材上的孔洞，熔化材料上的孔洞，或钎焊接头的边缘不均匀。美学通常是非常关键的焊接接头，因为意图是将这些产品直接从工艺到油漆，很少或没有后期加工。这种类型的应用特别有用的领域，如树干的甲板盖和屋顶接缝。这种技术的发展使汽车设计师能够解决过去其他工艺(如点焊和弧焊)带来的某些限制，提供更圆滑的车身线条和更创新的设计。通过使用其他材料(如铝)，窗户可以进一步打开，使美观的产品适用于车辆的其他领域。此外，接头设计并不局限于简单的圆角或搭接。其他能够适用于此工艺的连接设计包括法兰对接、反向法兰对接和角连接。

触觉接缝跟踪提供了解决方案，以对抗零件的变化，因为它将工具最佳地定位在接缝处。编程的复杂性和成本大大降低，因为机器人上的两个路径点通常就足够了，而焊缝跟踪负责进行微调。触觉焊缝跟踪提供了额外的好处是不敏感的焊接飞溅或外部光线,它发生在真正的时间,不需要为pre-detection可能的情况下与其他传感技术和填充焊丝作为“触觉探头,“穿不是问题、能够自我再生。为了在当今的全球市场中具有竞争力，必须有稳健而灵活的流程……触觉接缝跟踪是一个项目，可以提供您的操作这两个宝贵的优势。

本文最初发表于《工业机械文摘》2014年9月版。