一种激光同轴测温监控的旋转焊接系统的制作方法

本技术涉及一种激光同轴测温监控的旋转焊接系统，属于激光塑料焊接。

背景技术：

1、激光旋转焊接塑料是一种新型的塑料焊接技术，具有许多优点。它可以在高速运动的过程中实现高质量的焊接，具有高效、高精度、低热影响区等特点，适用于许多不同类型的塑料材料。因此，激光旋转焊接塑料在汽车、电子、医疗、航空航天等领域得到广泛应用。在汽车制造中，激光旋转焊接塑料可用于制造车身、内饰和外观部件。在电子制造中，它可用于焊接塑料电子零件和连接器。在医疗领域，它可用于制造医疗器械和设备。在航空航天领域，它可用于制造航空航天部件和设备。总之，激光旋转焊接塑料是一种非常有前途的焊接技术，将在未来得到更广泛的应用。但现有的激光旋转焊接装置，无法实时观察焊接处的状态和温度，如申请号为201920936324.4的专利公开了一种旋转激光焊接头，包括机架，所述机架上设置有激光器接头，焊接头安装板，接头底座，准直镜组，焊接头固定端本体，伺服电机，固定端全反射镜片，精密减速机，焊接头旋转端，旋转端反射镜片和聚焦镜，所述接头底座内设置有所述激光器接头，所述激光器接头的下端设置有所述准直镜组，所述准直镜组的光路输出端倾斜设置有固定端全反射镜片，该装置实现了120°的旋转焊接，然而旋转角度有限，且无法实时观察焊接处的状态和温度。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种激光同轴测温监控的旋转焊接系统，可实现360度的旋转焊接，且可实时观察焊接处的状态和温度，以及时调整激光功率，提高焊接质量。

2、为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

3、一种激光同轴测温监控的旋转焊接系统，包括基架和工作架；基架上设有ccd镜头相机、第一分光镜、激光器、准直镜、第二分光镜、中空旋转平台和测温探头；中空旋转平台与工作架连接、并驱动工作架旋转；工作架上设有第三分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第一聚焦镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第二聚焦镜；

4、激光器、准直镜、第二分光镜、中空旋转平台、第三分光镜、第一反射镜、第二反射镜和第一聚焦镜沿光路传播方向依次设置；第三分光镜、第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第二聚焦镜沿光路传播方向依次设置；第一聚焦镜和第二聚焦镜(上下)相向设置；

5、第一聚焦镜、第二反射镜、第一反射镜、第三分光镜、中空旋转平台、第二分光镜、第一分光镜和测温探头沿反射光路传播方向依次设置；第二聚焦镜、第五反射镜、第四反射镜、第三反射镜、第三分光镜、中空旋转平台、第二分光镜、第一分光镜和测温探头沿反射光路传播方向依次设置；ccd镜头相机设在第一分光镜上方。

6、工作时，激光依次经准直镜、第二分光镜和中空旋转平台后，在第三分光镜处，分为两束能量50/50的光，一束依次经过第一反射镜和第二反射镜后，到达第一聚焦镜，另一束依次经过第三反射镜、第四反射镜和第五反射镜后，达到第二聚焦镜；第一聚焦镜和第二聚焦镜聚焦后的激光对射工作，工作位置位于第一聚焦镜和第二聚焦镜之间。激光加热工件表面，工件会反射2μm波段的光，工件一面反射的光依次经过第一聚焦镜、第二反射镜、第一反射镜、第三分光镜、中空旋转平台、第二分光镜和第一分光镜后传到测温探头处，工件另一面反射的光依次经过第二聚焦镜、第五反射镜、第四反射镜、第三反射镜、第三分光镜、中空旋转平台、第二分光镜和第一分光镜后传到测温探头处，可通过测温探头实时反馈工件上的焊接温度调整激光功率。ccd镜头相机按照与温度探测相同光路观测工件加热区域，也即工件一面反射的光依次经过第一聚焦镜、第二反射镜、第一反射镜、第三分光镜、中空旋转平台、第二分光镜和第一分光镜后进入ccd镜头相机，工件另一面反射的光依次经过第二聚焦镜、第五反射镜、第四反射镜、第三反射镜、第三分光镜、中空旋转平台、第二分光镜和第一分光镜后进入ccd镜头相机，通过ccd镜头相机可实时观察工件上焊接状态。

7、当然，上述用于温度探测和观察的监控光路，可根据上述所述设置两路，也可只设置一路，具体根据工况实践需要确定。

8、工作架可在中空旋转平台的驱动下旋转，可以对管状物体进行360度的焊接。

9、上述旋转焊接系统可以焊接管状物体，如，用于汽车输油管的连接处的焊接。

10、上述旋转焊接头同时具有旋转、同轴监测和测温的功能。通过ccd镜头相机可实时同轴监测、观察焊接处的状态。通过测温探头可实现焊处温度的测量，可通过测温探头反馈的温度调整激光功率。如，还包括温控设备，测温探头、温控设备和激光器依次相连，温控探头检测温度变化，反馈给温控设备，温控设备根据温度变化控制激光器的激光强弱。测温探头、温控设备和激光器均直接采用现有产品，三者的连接方式和控制方式直接参照现有技术，本技术对此没有特别改进，因此不再赘述。

11、本技术中空旋转平台，也即中空旋转平台电机，光路是可从中空旋转平台中穿过的。此设备为现有设备。

12、为了便于调节，上述第一聚焦镜和第二聚焦镜均为可调聚焦镜。也即聚焦镜的焦距可调。这样可对工作处的光斑尺寸可以进行调节。

13、作为其中一种具体的优选实现方案，基架为中空腔体结构，基架内侧设有安装板和导光筒；安装板竖直安装在基架内侧、将机架内侧空间分割为左右两侧，安装板中央设有第一安装孔；导光筒为中空筒状结构，导光筒一端为敞口结构、另一端为封端结构，导光筒的敞口端安装在第一安装孔上，且导光筒与第一安装孔同轴线设置；

14、中空旋转平台安装在机架内左侧(也即位于安装板左侧)，中空旋转平台与第一安装孔同轴线设置，与中空旋转平台的安装端正对的机架上设有通孔；第一分光镜和第二分光镜依次安装在导光筒内侧，测温探头安装在导光筒封端一端、且测温探头的感应头位于导光筒内侧；导光筒侧壁上设有第二安装孔和第三安装孔，第二安装孔位于第二分光镜上方，第三安装孔位于第一分光镜上方；准直镜底部安装在第二安装孔上、顶部穿出基架顶部连接激光器，准直镜与第二安装孔同轴线设置；ccd镜头相机包括成像镜头和ccd相机，成像镜头底部安装在第三安装孔上、顶部穿出基架顶部连接ccd相机，成像镜头与第三安装孔同轴线设置。

15、上述同轴线设置，也即中心轴共线；如，导光筒与安装板上的第一安装孔同轴线设置，也即导光筒的中心轴与安装板上的第一安装孔的中心轴共线(重叠)。

16、上述导光筒的敞口端安装在第一安装孔上，也即导光筒的敞口端安装在第一安装孔周边安装板上，其余类似表达，含义类似。

17、测温探头上设有(温度)感应头为常识，不再赘述。

18、作为其中一种具体的优选实现方案，工作架位于基架外侧，工作架包括连接头、第一导光臂和第二导光臂；连接头为一端敞口、另一端封端的筒状结构，连接头的敞口端穿过通孔安装在中空旋转平台的安装端上，连接头与中空旋转平台同轴线设置；第三分光镜和第三反射镜依次设在连接头内侧；连接头侧壁顶部设有第四安装孔，第四安装孔位于第三分光镜的上方，连接头侧壁底部设有第五安装孔，第五安装孔位于第三反射镜的下方；第一导光臂和第二导光臂均为“匚”字形管状结构；第一导光臂一端连接在第四安装孔上、另一端连接第一聚焦镜，第一反射镜和第二反射镜依次设在第一导光臂的两个拐角处；第二导光臂一端连接在第五安装孔上、另一端连接第二聚焦镜，第四反射镜和第五反射镜依次设在第二导光臂的两个拐角处；第一聚焦镜和第二聚焦镜相向设置。

19、上述第一分光镜、第二分光镜、第三分光镜、第一反射镜、第二反射镜、第三反射镜、第四反射镜和第五反射镜呈45°或135°设置。

20、为了更好地实现焊接效果，优选，第一分光镜r＞95％@465nm，t＞95％@2μm。第二分光镜r＞99％@980nm，r＞80％@650nm，t＞95％@465nm&2μm。

21、本技术中r的反射率，t为透射率。@465nm为在465nm波段，其余类似表达，含义类似。&为和的意思。

22、作为其中一种具体的优选实现方案，第三分光镜：反射50％@980nm，透射50％@980nm，t＞95％@465nm&2μm。第一反射镜r＞99％@980nm&650nm；第二反射镜r＞99％@980nm&650nm。第三反射镜r＞99％@980nm&2μm，r＞80％@465nm

23、&650nm；第四反射镜r＞99％@980nm&2μm，r＞80％@465nm&650nm；第五反射镜r＞99％@980nm&2μm，r＞80％@465nm&650nm。

24、实用新型未提及的技术均参照现有技术。

25、本实用新型激光同轴测温监控的旋转焊接系统，可实现360度的旋转焊接，可用于焊接塑料管状物体，如用于汽车输油管的连接处的焊接等；且可实时观察焊接处的状态和温度，以及时调整激光功率，提高焊接质量。