一种基于视觉引导的电池模组激光焊接系统及方法与流程

本发明涉及激光焊接，尤其涉及一种基于视觉引导的电池模组激光焊接系统及方法。

背景技术：

1、激光焊接技术领域涵盖使用激光作为能源对材料进行焊接的方法和系统，激光焊接利用高能量密度的激光束快速加热材料的局部区域，使之熔化形成熔池，随着激光束的移动和熔池的冷却固化，达到连接材料的目的。这种技术以其高效率、高精度和低热输入的特点，在精密制造、电子、汽车、航空航天等多个行业中得到广泛应用。激光焊接能实现微小区域的精密加工，减少材料的热变形，提高焊接接头的强度和美观度，激光焊接过程易于自动化，配合计算机控制，可以实现复杂路径和非接触式的焊接过程，进一步提升生产效率和焊接质量。

2、其中，电池模组激光焊接系统是专为电池模组组装过程中的焊接需求设计的，旨在通过激光焊接技术实现电池单体之间或电池单体与连接板之间的牢固连接，这种系统的目的在于保证电池模组的高导电性、长期稳定性和安全性。在电动汽车和可再充电电池产品中，电池模组的性能直接影响到最终产品的性能和可靠性，因此采用激光焊接系统可以达成高精度、高质量焊接效果，确保电池模组具有优异的电气连接性能和抗机械震动能力。激光焊接为电池模组提供了一种无接触、快速、可控的加工方法，有助于提升生产效率，减少制造成本。

3、传统的电池模组激光焊接系统在焊接路径规划、参数设置方面存在明显不足，传统焊接过程依赖经验进行路径规划和参数选择，缺乏对电池模组特性的精细分析和适应，容易导致焊接过程中的不一致性和参数设置的不合理，影响焊接质量和效率，固定的焊接参数在差异化厚度或材料的电池模组上导致热输入过多或不足，引发焊接缺陷和材料损伤，不仅降低产品的可靠性，也增加后期修复的成本和时间，传统系统在焊接路径规划上的简化处理，忽视电池模组的特异性，导致焊接过程中的效率低下和能耗高，进一步增加生产成本。

技术实现思路

1、本技术通过提供了一种基于视觉引导的电池模组激光焊接系统及方法，解决了传统的电池模组激光焊接系统在焊接路径规划、参数设置方面存在明显不足，传统焊接过程依赖经验进行路径规划和参数选择，缺乏对电池模组特性的精细分析和适应，容易导致焊接过程中的不一致性和参数设置的不合理，影响焊接质量和效率，固定的焊接参数在差异化厚度或材料的电池模组上导致热输入过多或不足，引发焊接缺陷和材料损伤，不仅降低产品的可靠性，也增加后期修复的成本和时间，传统系统在焊接路径规划上的简化处理，忽视电池模组的特异性，导致焊接过程中的效率低下和能耗高，进一步增加生产成本的问题。

2、鉴于上述问题，本技术提供了一种基于视觉引导的电池模组激光焊接系统及方法。

3、本技术提供了一种基于视觉引导的电池模组激光焊接系统，其中，所述系统包括：

4、定位模板创建模块利用机器视觉技术分析电池模组表面标识，通过图像采集设备捕获标志点图像，对图像进行处理识别标志点位置，生成模板坐标集；

5、激光焊接策略决策模块利用所述模板坐标集分析焊接起点和路径最优布局，参照电池模组尺寸和配置，构建焊接路径规划图；

6、焊接参数精调模块根据所述焊接路径规划图，调整激光功率和速度，针对电池模组材料和厚度差异进行调整，得到优化参数表；

7、焊接质量实时监测模块根据所述优化参数表进行实时调整，使用实时图像捕获设备监控焊缝形成和缺陷，获取质量监测结果；

8、焊接效率优化模块基于所述质量监测结果，分析焊接过程时间消耗，对路径和参数进行迭代优化，通过模拟测试验证新路径和参数效率，生成焊接效率优化方案；

9、焊接结果综合评估模块基于所述焊接效率优化方案，汇总焊接数据，对焊接过程进行评估判断是否满足生产需求，构建综合质量分析结果。

10、优选的，所述模板坐标集包括标志点的坐标、参考框架对应的定位参数和标志点与框架的对应位置，所述焊接路径规划图包括焊接起点、终点坐标、预定焊接轨迹和焊接顺序，所述优化参数表包括激光功率调整值、焊接速度设定和对差异化材料的功率适应性，所述质量监测结果包括焊接缺陷类型、缺陷位置和焊缝质量评级，所述焊接效率优化方案包括新的焊接速度、路径最优调整和预计效率提升值，所述综合质量分析结果包括反映焊接过程整体效率、质量评估和改进方案。

11、优选的，所述激光焊接策略决策模块包括：

12、路径布局分析子模块基于所述模板坐标集，分析电池模组的尺寸和配置，综合考量焊接效率和覆盖范围，确定焊接路径的走向和关键焊接区域，得到焊接布局方案；

13、起点定位子模块基于所述焊接布局方案，参照焊接的起始点对整体焊接过程效率的影响，评估每个起点的位置优势，优化焊接路径的顺畅度和预期焊接效率，选定最优的焊接起点，得到焊接的起始位置；

14、路径规划图绘制子模块基于所述焊接的起始位置，应用启发式搜索算法，规划焊接动作和路径，包括焊接方向的选择，焊接点间的最优路径，规避重复焊接的区域规划，构建焊接路径规划图。

15、优选的，所述启发式搜索算法按照公式其中，为节点到目标点的加权欧几里得距离，和为当前节点的坐标，和为目标节点的坐标，为焊接速度与焊接质量的加权系数，为当前路径与预期焊接方向的夹角，和为权重系数。

16、优选的，所述焊接参数精调模块包括：

17、参数预设子模块基于所述焊接路径规划图，应用材料特性分析方法，分析电池模组材质和厚度差异，设定初始激光功率和速度，参照材料反应对激光焊接的敏感度，调整参数匹配差异化电池模组的需求，生成初始参数设定；

18、小范围试验子模块利用所述初始参数设定在有限的电池模组样本上执行焊接试验，监控并记录焊缝质量与材料热影响，分析参数设置对焊接效果的影响，收集数据评估参数的适用性，得到试验数据集；

19、参数优化子模块根据所述试验数据集细化激光功率和速度参数，通过对比差异化参数下的焊接效果，选择最优参数减少热损伤并优化焊接质量，反复调整直至捕捉满足测试条件的参数设置，得到优化参数表。

20、优选的，所述材料特性分析方法按照公式其中，为改进后的激光吸收效率，为材料的吸收系数，为材料的厚度，为材料的反射率，为焊接时的温度，为材料的初始温度，为材料的熔点温度，为根据材料特性调整的权重系数。

21、优选的，所述焊接质量实时监测模块包括：

22、性能调节子模块根据所述优化参数表中的数据，调节焊接设备的激光功率和移动速度，参照材料类型和厚度进行匹配，调整操作维持焊接过程在最优状态下进行，生成调整后参数配置；

23、视觉记录子模块基于所述调整后参数配置，配置实时图像捕获设备的参数，包括曝光率和帧率，匹配焊接过程中的光照变化，捕获焊缝形成过程中连续的图像序列，获取焊接序列图像集；

24、质量判断子模块分析所述焊接序列图像集，对比焊接过程中焊缝形态与预设质量标准，识别焊接缺陷包括裂纹、孔洞和焊缝，通过图像特征对比确定焊接质量，构建质量监测结果。

25、优选的，所述焊接效率优化模块包括：

26、时间消耗分析子模块基于所述质量监测结果，记录焊接过程中的操作时间，识别并记录造成时间延长的环节，包括无效移动和调整时间，对环节进行分析，捕捉造成时间浪费的关键因素，生成时间消耗分析结果；

27、参数调整子模块依据所述时间消耗分析结果，规划焊接路径缩短移动距离，调整激光功率和速度，优化焊接速率，进行迭代优化捕捉最优参数组合，获取优化参数与路径方案；

28、模拟测试子模块使用所述优化参数与路径方案执行模拟焊接测试，设置模拟环境反应实时焊接条件，执行模拟焊接操作，记录测试中的焊接时间和焊接质量指标，分析测试数据确定优化参数和路径方案对焊接时间和质量的影响，生成焊接效率优化方案。

29、基于视觉引导的电池模组激光焊接方法，所述基于视觉引导的电池模组激光焊接方法基于上述基于视觉引导的电池模组激光焊接系统执行，包括以下步骤：

30、s1：应用机器视觉分析电池模组表面目标标志，使用图像采集设备进行连续扫描，捕获目标标志点图像，调整机械臂对齐目标，生成对齐坐标数据集；

31、s2：基于所述对齐坐标数据集，分析电池模组空间布局，进行路径规划优化焊接顺序，获取焊接路径布局；

32、s3：依据所述焊接路径布局，设定激光功率与焊接速度，执行样品焊接试验并记录结果，获取参数优化策略；

33、s4：利用所述参数优化策略，在焊接过程中细调激光功率和速度，比较焊接缺陷与质量标准，生成焊接质量记录；

34、s5：通过所述焊接质量记录，分析影响效率的因素，规划焊接路径与顺序，调整参数，建立效率优化方案；

35、s6：集成所述效率优化方案与焊接质量记录，分析焊接综合性能，调整操作流程与参数，形成综合优化策略；

36、s7：根据所述综合优化策略，调整确定焊接参数和操作流程，设计实验记录焊接质量的一致性与重复性，获取焊接操作标准分析结果。

37、本技术中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

38、通过激光焊接策略决策模块分析模板坐标集，确定焊接起点和路径的最优布局，此技术手段不仅优化焊接路径，减少无效移动，还通过精确控制焊接顺序和布局，降低焊接引起的材料变形和应力集中，提高焊接接头的一致性和可靠性，焊接参数精调模块针对电池模组的具体材料和厚度，调整激光功率和速度，确保在差异化材料和厚度上实现最佳焊接效果，通过小范围试验精确确定最优参数组合，有效避免过高的热输入对电池模组造成的热损伤，减少焊接缺陷，如焊穿和裂纹，提升焊接质量和生产效率。

39、上述说明仅是本技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本技术的具体实施方式。