CN117655525B - 一种动力电池连接片的自动焊接方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明适用于激光焊接技术领域，提供一种动力电池连接片的自动焊接方法，应用于一种动力电池连接片自动焊接控制系统，包括参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、存储器、报警器、处理中心、智能移动终端；所述参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、存储器、报警器分别与处理中心相连；还提供一种动力电池连接片自动焊接装置。本发明自动确定光束焦点位置、自动激光焊接、自动检测焊接点表面质量，解决了“由于光束焦点位置不准确导致激光焊接点不准确”的问题，实现了网络化、智能化自动化焊接，提高了焊接效率。

Description

一种动力电池连接片的自动焊接方法及其装置

技术领域

本发明涉及激光焊接控制技术领域，具体地，涉及一种动力电池连接片的自动焊接方法及其装置。

背景技术

激光焊接是利用高能量密度的激光束作为热源的一种高效精密焊接方法，激光焊接主要用于焊接薄壁材料和低速焊接，激光焊接过程属热传导型，即激光辐射加热工件表面，表面热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池；而动力电池连接片采用多层材料复合材料制作而成，其中一层材料是连接件和极柱之间的连接层，以保证焊接性能，采用多层材料叠加，保证连接片的导电性，包括矩形、梯形、三角形、台形，连接面粘贴0.1厚的镀镍铜箔，焊接时表面在高温下容易氧化变色，并在不破坏产品表面涂层的情况下进行抛光清洗。

现有的动力电池连接片的激光焊接中，由于光束焦点位置是焊接参数中对焊接质量影响极大而又最难监测和控制的一个因素，因此在生产中需靠人工调节和反复工艺试验的方法确定合适的焦点位置，以获得理想的熔深，但是在焊接过程中由于工件变形、热透镜效应、空间曲线多维焊接导致焦点位置会发生变化而可能超出允许的范围，这样导致激光焊接不准确，因此光束焦点位置的精准定位是激光焊接中最关键的因素。

发明内容

为了解决现有技术上的不足之处，本发明的目的在于提供一种动力电池连接片的自动焊接方法及其装置，通过设置参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块,自动确定光束焦点位置、自动激光焊接、自动检测焊接点表面质量，解决了“由于光束焦点位置不准确导致激光焊接点不准确”的问题，实现了网络化、智能化的自动化焊接，提高了焊接效率，降低了焊接成本。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种动力电池连接片的自动焊接方法，应用于一种动力电池连接片自动焊接控制系统，包括参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、存储器、报警器、处理中心、智能移动终端；所述参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、存储器、报警器分别与处理中心相连；所述智能移动终端包括智能手机、平板电脑或智能遥控器，在无线网络或互联网范围内分别与无线通信模块无线网络连接；

所述无线通信模块设置有各种无线网络单元，负责无线信号的收发，并在有效的网络范围内与智能移动终端自动组网相连；

所述报警器根据电池连接片焊接表面质量信息与存储器存储的激光焊接表面质量标准不一致时，则自动发出声音报警并通知返工重焊；

所述存储器负责参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、报警器的信息存储，以及电池连接片的激光焊接表面质量标准的存储；

所述处理中心负责参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、报警器、存储器的信息传递，为系统枢纽中心，根据电池连接片焊接表面质量信息与存储器存储的激光焊接表面质量标准进行对比：若不一致则传递给报警器并通知调返工重焊，若一致则获取标准参数继续对下一个位置点连续焊接，直到待连接片上所有的焊接位置点全部焊接完毕为止；

所述参数预设模块根据待焊接电池连接片的材料和焊接孔径大小并参照行业数据库类似激光焊接参数作为预定激光焊接参数，并传递给设备调试模块；

所述设备调试模块包括功率计算单元、速度计算单元、流量计算单元,根据预定参数调试激光焊接设备以获得最佳的激光功率、焊接速度、保护气体流量等激光焊接参数，并传递给焦点位置模块；

所述焦点位置模块包括位置确定单元、焦点调节单元、焦点形状单元、聚焦调整单元、坐标校准单元、焦点确定单元，利用数控定位打点法进行激光光束焦点的位置校准获得光束焦点位置，以确保激光束焦点准确对应连接片焊接点,并传递给焊接控制模块；

所述焊接控制模块包括表面清洁单元、预热处理单元,根据设定的工艺参数和光束焦点位置对待焊接连接片的焊接位置点使用激光束进行准确焊接，以确保焊接点的牢固性和导电性，并传递给图像获取模块；

所述图像获取模块根据焊接完工信息通过高清摄像头获取焊接点表面的图像或视频信息并转化为焊接表面质量信息，并传递给处理中心。

本发明提供一种动力电池连接片的自动焊接方法，包括以下步骤:

S10、当给连接片激光焊接时,参数预设模块根据待焊接电池连接片的材料和焊接孔径大小并参照行业数据库类似激光焊接参数作为预定激光焊接参数,并传递给设备调试模块；

S20、设备调试模块根据预定激光焊接参数调试激光焊接设备以获得最佳的激光功率、焊接速度、保护气体流量等激光焊接参数，并传递给焦点位置模块；

S30、焦点位置模块通过激光控制器利用数控定位打点法进行激光光束焦点的位置校准获得光束焦点位置，以确保激光束焦点准确对应连接片焊接点,并传递给焊接控制模块；

S40、焊接控制模块根据设定的工艺参数和光束焦点位置对待焊接连接片的焊接位置点使用激光束进行准确焊接,以确保焊接点的牢固性和导电性,并传递给图像获取模块；

S50、图像获取模块根据焊接完工信息通过高清摄像头获取焊接点表面的图像或视频信息并转化为焊接表面质量信息,并传递给处理中心；

S60、处理中心根据电池连接片焊接表面质量信息与存储器存储的电池连接片激光焊接表面质量标准进行对比：若不一致则传递给报警器并通知调返工重焊,若一致则获取标准参数继续对下一个位置点连续焊接,直到待连接片上所有的焊接位置点全部焊接完毕为止。

进一步，所述步骤S20,包括以下步骤:

S21、功率计算单元根据激光焊接功率计算公式“P=E/t，P为激光焊接功率(W)，E为激光束在焊接过程中的能量(J)，t为焊接时间(s)”获得激光焊接功率，并传递给速度计算单元；

S22、速度计算单元根据焊接速度计算公式“v=b1/b2*v2,v为焊接速度(mm/s), b1为开槽宽度(mm),b2为焊接头宽度(mm), v2为焊接头速度(个/min)”,并传递给流量计算单元；

S23、流量计算单元根据保护气体流量计算公式“Q=K*d²*V/4,Q为保护气流量(L/min),K为系数,d为焊缝直径(mm),V为焊接速度(mm/min)”获得保护气体流量。

进一步，所述步骤S30中“获得光束焦点位置”之前，包括以下步骤：

S301、位置确定单元根据焊接工艺和待焊接连接片的材料、形状、厚度在焊接孔周围确定最佳的焦点位置范围,并传递给焦点调节单元；

S302、焦点调节单元通过调节电子束焊机的聚焦系统中的聚焦电流、聚焦电压来确定最佳的焦点大小，并传递给焦点形状单元；

S303、焦点形状单元通过改变电子束焊机的聚焦系统的聚焦镜片、聚焦电极位置而确定最佳的焦点形状，并传递给聚焦调整单元。

进一步，所述步骤S30,包括以下步骤:

S31、聚焦调整单元将白色纸板铺在工作台上，激光聚焦镜调整到比焦距小10mm，并传递给坐标校准单元；

S32、坐标校准单元控制激光焊接头沿X轴移动一次8～13mm，Z轴上移0.7～1.2mm，并传递给焦点确定单元；

S33、焦点确定单元控制激光器发出一个190～210W脉冲在纸板上打孔，重复20次,获得直径最小孔的位置则为光束焦点位置,保证焊接点位置及其准确性。

进一步，所述步骤S40之前,包括以下步骤:

S401、表面清洁单元通过高速喷射砂粒来清除连接片焊接表面的污垢、氧化物等杂质,使连接片焊接表面更加平整洁净,并传递给材料平整单元；

S402、材料平整单元通过打磨设备对连接片焊接表面进行打磨,使连接片焊接表面更加平整,增加焊接面积和焊接质量,并传递给预热处理单元；

S403、预热处理单元通过激光控制器控制激光预热电池连接片焊接表面,提高连接片的表面温度,提高焊接的效果和速度。

进一步，所述步骤S40,还包括以下步骤:

S41、气体保护单元在焊接时利用氩气、或氮气、或氦气等气体对焊缝进行保护，防止空气中的氧气和水分与连接片反应而形成氧化物,并传递给表面焊接单元；

S42、表面焊接单元根据光束焦点位置对待焊接连接片焊接点进行激光焊接,以确保焊接点的牢固性和导电性,并传递给焊后处理单元；

S43、焊后处理单元通过打磨设备对焊接后连接片表面的焊缝进行打磨处理,去除焊缝上的氧化物和飞溅物,提高焊缝的光洁度和强度。

本发明提供的一种动力电池连接片自动焊接控制系统,还包括含有存储器的计算机可读存储介质；所述存储器存储有计算机程序,所述各功能模块执行所述计算机程序时实现以上任意一项所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法的步骤；所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被各功能模块执行时实现以上任意一项所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法的步骤。

本发明还提供一种动力电池连接片自动焊接装置包括激光控制器、激光焊接头、焊接控制系统，由以上所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法所实现。

本发明与现有技术相比的有益效果：

通过设置参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块,自动确定光束焦点位置、自动激光焊接、自动检测焊接点表面质量，解决了“由于光束焦点位置不准确导致激光焊接点不准确”的问题，实现了网络化、智能化的自动化焊接，提高了焊接效率，降低了焊接成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的电池连接片结构示意图；

图2为本发明的系统模块示意图；

图3为本发明的设备调试模块示意图；

图4为本发明的焦点位置模块示意图；

图5为本发明的焊接控制模块示意图；

图6为本发明的方法流程控制程序示意图；

图7为本发明的方法流程中步骤S20程序分解示意图；

图8为本发明的方法流程中步骤S30之前程序示意图；

图9为本发明的方法流程中步骤S30程序分解示意图；

图10为本发明的方法流程中步骤S40之前程序示意图；

图11为本发明的方法流程中步骤S40程序分解示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：

为了使本申请所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

需要说明的是，当模块被称为 “设置于”另一个模块，它可以直接在另一个模块上或者间接在该另一个模块上。当一个模块被称为是“连接于”另一个模块，它可以是直接连接到另一个模块或间接连接至该另一个模块上。

在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。

请参阅图1所示，本发明实施例的动力电池连接片包括硬质部分1、软件部分2、电极焊接孔3；所述硬质部分1为激光焊接部分，与焊接点连接；所述软件部分2为可以使连接片转动；所述电极焊接孔3为电极与连接片的激光焊接后的连接部位；所述电池连接片根据形状分为矩形片、梯形片、三角形片、台形片,连接面粘贴0.1厚的镀镍铜箔,焊接时表面在高温下容易氧化变色，并在不破坏产品表面涂层的情况下进行抛光清洗；所述电池连接片根据材料分为铜片、纯镍片、铁镀镍片、铝镍合金片、不锈钢片(详见下表)，采用多层材料复合材料制作而成,其中一层材料是连接件和极柱之间的连接层，以保证焊接性能,采用多层材料叠加，保证连接片的导电性,连接板基板经过多层箔堆叠后加工成型，可形成柔性区域，用于补偿动力电池芯部膨胀引起的位移，减小对低强度界面的影响。

各种材料电池连接片的比较

请参阅图2所示，本发明提供一种动力电池连接片的自动焊接方法，应用于一种动力电池连接片自动焊接控制系统，包括参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、存储器、报警器、处理中心、智能移动终端；所述参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、存储器、报警器分别与处理中心相连；所述智能移动终端包括智能手机、平板电脑或智能遥控器，在无线网络或互联网范围内分别与无线通信模块无线网络连接。

所述无线通信模块设置有各种无线网络单元，负责无线信号的收发，并在有效的网络范围内与智能移动终端自动组网相连。

所述报警器根据电池连接片焊接表面质量信息与存储器存储的激光焊接表面质量标准不一致时，则自动发出声音报警并通知返工重焊。

所述存储器负责参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、报警器的信息存储，以及电池连接片的激光焊接表面质量标准的存储。

所述处理中心负责参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、报警器、存储器的信息传递，为系统枢纽中心，根据电池连接片焊接表面质量信息与存储器存储的激光焊接表面质量标准进行对比：若不一致则传递给报警器并通知调返工重焊，若一致则获取标准参数继续对下一个位置点连续焊接，直到待连接片上所有的焊接位置点全部焊接完毕为止。

进一步，所述激光焊接表面质量标准包括焊缝表面应呈现均匀、连续、规整的形状，无波浪状、无凹凸不平；焊缝应均匀、紧密，不得有太大的开口或间隙，无任何明显的气孔、夹渣等缺陷；焊缝应与基材之间有良好的附着性，无剥离、断裂等现象，确保焊缝与基材的完全熔合；焊接接头的外观应平整，无凹凸不平、无明显的表面缺陷，应与周围表面平齐，不得有明显高低差；焊接接头的表面去明显的焊疤或色差，接头表面应与周围基材表面颜色一致，无色差；焊接接头的表面应无明显的氧化或腐蚀现象，接头的外观质量应具有良好的防腐性能。

所述参数预设模块根据待焊接电池连接片的材料和焊接孔径大小并参照行业数据库类似激光焊接参数作为预定激光焊接参数，并传递给设备调试模块。

请参阅图3所示，所述设备调试模块包括功率计算单元、速度计算单元、流量计算单元,根据预定参数调试激光焊接设备以获得最佳的激光功率、焊接速度、保护气体流量等激光焊接参数，并传递给焦点位置模块。

进一步，所述功率计算单元根据激光焊接功率计算公式“P=E/t，P为激光焊接功率(W)，E为激光束在焊接过程中的能量(J)，t为焊接时间(s)”获得激光焊接功率，并传递给速度计算单元；所述速度计算单元根据焊接速度计算公式“v=b1/b2*v2,v为焊接速度(mm/s),b1为开槽宽度(mm),b2为焊接头宽度(mm), v2为焊接头速度(个/min)”，并传递给流量计算单元；所述流量计算单元根据保护气体流量计算公式“Q=K*d²*V/4,Q为保护气流量(L/min),K为系数,d为焊缝直径(mm),V为焊接速度(mm/min)”获得保护气体流量。

请参阅图4所示，所述焦点位置模块包括位置确定单元、焦点调节单元、焦点形状单元、聚焦调整单元、坐标校准单元、焦点确定单元，利用数控定位打点法进行激光光束焦点的位置校准获得光束焦点位置，以确保激光束焦点准确对应连接片焊接点,并传递给焊接控制模块。

进一步，所述“获得光束焦点位置”之前，包括：所述位置确定单元根据焊接工艺和待焊接连接片的材料、形状、厚度在焊接孔周围确定最佳的焦点位置范围,以保证焊接的质量和效率,并传递给焦点调节单元；所述焦点调节单元通过调节电子束焊机的聚焦系统中的聚焦电流、聚焦电压来确定最佳的焦点大小，并传递给焦点形状单元；所述焦点形状单元通过改变电子束焊机的聚焦系统的聚焦镜片、聚焦电极位置而确定最佳的焦点形状，并传递给聚焦调整单元。

进一步，所述“获得光束焦点位置”，包括：所述聚焦调整单元负责将白色纸板铺在工作台上，激光聚焦镜调整到比焦距小10mm，并传递给坐标校准单元；所述坐标校准单元控制激光焊接头沿X轴移动一次8～13mm，Z轴上移0.7～1.2mm，并传递给焦点确定单元；所述焦点确定单元控制激光器发出一个190～210W脉冲在纸板上打孔，重复20次，获得纸板上直径最小孔的位置则为光束焦点位置。

请参阅图5所示，所述焊接控制模块包括表面清洁单元、材料平整单元、预热处理单元、气体保护单元、表面焊接单元、焊后处理单元,根据设定的工艺参数和光束焦点位置对待焊接连接片的焊接位置点使用激光束进行准确焊接，以确保焊接点的牢固性和导电性，并传递给图像获取模块。

进一步，所述“对待焊接连接片的焊接位置点使用激光束进行准确焊接”之前，包括:所述表面清洁单元通过高速喷射砂粒来清除连接片焊接表面的污垢、氧化物等杂质,使连接片焊接表面更加平整洁净,从而提高焊接质量,并传递给材料平整单元；所述材料平整单元通过打磨设备对连接片焊接表面进行打磨，使连接片焊接表面更加平整，增加焊接面积和焊接质量,并传递给预热处理单元；所述预热处理单元通过激光控制器控制激光预热电池连接片焊接表面,提高连接片的表面温度,提高焊接的效果和速度。

进一步，所述“对待焊接连接片的焊接位置点使用激光束进行准确焊接”,包括:所述气体保护单元在焊接时利用氩气、或氮气、或氦气等气体对焊缝进行保护，防止空气中的氧气和水分与连接片反应而形成氧化物，并传递给表面焊接单元；所述表面焊接单元根据光束焦点位置对待焊接连接片焊接点进行激光焊接,以确保焊接点的牢固性和导电性，并传递给焊后处理单元；所述焊后处理单元通过打磨设备对焊接后连接片表面的焊缝进行打磨处理，去除焊缝上的氧化物和飞溅物，提高焊缝的光洁度和强度。

所述图像获取模块根据焊接完工信息通过高清摄像头获取焊接点表面的图像或视频信息并转化为焊接表面质量信息，并传递给处理中心。

系统运行工作原理：

当给电池连接片激光焊接时,参数预设模块根据电池连接片的材料和尺寸大小并参照行业数据库类似激光焊接参数作为预定激光焊接参数,并传递给设备调试模块；通过设备调试模块根据预定参数调试激光焊接设备以获得最佳的激光功率、焊接速度、保护气体流量等激光焊接参数，并传递给焦点位置模块,包括:通过功率计算单元根据激光焊接功率计算公式“P=E/t，P为激光焊接功率(W),E为激光束在焊接过程中的能量(J),t为焊接时间(s)”获得激光焊接功率，并传递给速度计算单元；控制速度计算单元根据焊接速度计算公式“v=b1/b2*v2,v为焊接速度(mm/s),b1为开槽宽度(mm),b2为焊接头宽度(mm),v2为焊接头速度(个/min)”,并传递给流量计算单元；通过流量计算单元根据保护气体流量计算公式“Q=K*d²*V/4，Q为保护气流量(L/min),K为系数,d为焊缝直径(mm),V为焊接速度(mm/min)”获得保护气体流量；

控制焦点位置模块利用数控定位打点法进行激光光束焦点的位置校准获得光束焦点位置,以确保激光束焦点准确对应连接片焊接点,并传递给焊接控制模块,包括：通过聚焦调整单元将白色纸板铺在工作台上，激光聚焦镜调整到比焦距小10mm,并传递给坐标校准单元；控制坐标校准单元通过控制激光焊接头沿X轴移动一次8～13mm,Z轴上移0.7～1.2mm，并传递给焦点确定单元；通过焦点确定单元控制激光器发出一个190～210W脉冲在纸板上打孔，重复20次,获得纸板上直径最小孔的位置则为光束焦点位置；

通过焊接控制模块根据设定的工艺参数和光束焦点位置对待焊接连接片的焊接位置点使用激光束进行准确焊接，以确保焊接点的牢固性和导电性，并传递给图像获取模块，包括：表面清洁单元通过对电池连接片表面进行清洁去除各种异物与杂质，并传递给预热处理单元；然后预热处理单元通过激光控制器控制激光预热电池连接片的接触面,提高焊接的效果和速度；通过图像获取模块根据焊接完工信息通过高清摄像头获取焊接点表面的图像或视频信息并转化为焊接表面质量信息，并传递给处理中心；控制处理中心根据焊接表面质量信息与存储器存储的激光焊接表面质量标准进行对比：若不一致则传递给报警器并通知调返工重焊，若一致则获取标准参数继续对下一个位置点连续焊接，直到待连接片上所有的焊接位置点全部焊接完毕为止。

当操作者或管理者在室外或出差，可以利用智能手机或平板电脑在无线网络或互联网内通过与无线通信模块自动组网相连，并可以远程控制连接片激光焊接的运行状况,以实现网络化、智能化控制,提高焊接效率、管理效率。

请参阅图6所示,本发明提供一种动力电池连接片的自动焊接方法,包括以下步骤:

S10、当给连接片激光焊接时,参数预设模块根据待焊接电池连接片的材料和焊接孔径大小并参照行业数据库类似激光焊接参数作为预定激光焊接参数,并传递给设备调试模块；

进一步,所述预定激光焊接参数包括针对待焊接电池连接片的材料和焊接孔径大小筛选不同的焊接参数；通过各种网络平台与行业数据库联网获得行业参数库数据；根据动力电池连接片激光焊接行业内的最优焊接参数匹配出最佳的焊接参数，为后续试焊调机确定最佳焊接参数做准备。

S20、设备调试模块根据预定激光焊接参数调试激光焊接设备以获得最佳的激光功率、焊接速度、保护气体流量等激光焊接参数，并传递给焦点位置模块；

进一步，所述焊接速度、保护气体流量属于容易监控和保持稳定的参数，而激光功率、光束焦点位置则是焊接过程中可能发生波动而难于监控的参数；虽然激光器输出的激光功率稳定性很高且容易监控，但由于有导光和聚焦系统的损耗，到达工件的激光功率会发生变化，而这种损耗与光学工件的质量、使用时间及表面污染情况有关，故不易监测，成为焊接质量的不确定因素；光束焦点位置是焊接参数中对焊接质量影响极大而又最难监测和控制的一个因素。对焊接过程形式和稳定件的影响不如激光功率和焦点位置那样显著，只有焊接速度太大时，由于热输入过小而出现无法维持稳定深熔焊过程的情况。实际焊接时，应根据焊件对熔深的要求选择稳定深熔焊或稳定热导焊，而要绝对避免模式不稳定焊。

S30、焦点位置模块通过激光控制器利用数控定位打点法进行激光光束焦点的位置校准获得光束焦点位置,以确保激光束焦点准确对应连接片焊接点,并传递给焊接控制模块；

S40、焊接控制模块根据设定的工艺参数和光束焦点位置对待焊接连接片的焊接点使用激光束进行准确焊接,以确保焊接点的牢固性和导电性,并传递给图像获取模块；

进一步说明,若连接片表面为于铝合金,则对激光的反射率极高,焊接过程中气孔敏感性高,焊接时不可避免地会出现气孔、热裂纹、炸火；所述气孔指为铝合金的连接片表面在激光焊接过程中容易因氢气孔或气泡破灭而产生的，由于激光焊接的冷却速度太快，氢气孔问题更加严重，并且在激光焊接中还多了一类由于小孔的塌陷而产生的孔洞；所述热裂纹指为铝合金的连接片表面在焊接时因焊缝区成分偏析会发生共晶偏析而出现晶界熔化，在应力作用下会在晶界处易形成焊缝结晶裂纹或HAZ液化裂纹，降低了焊接接头的性能；所述炸火，也称飞溅，指为铝合金的连接片由于厚度一般在1.0mm内在焊接时都会产生一定的飞溅物，由于材料纯度、表面清洁度、材料特性等原因而引起的。

S50、图像获取模块根据焊接完工信息通过高清摄像头获取焊接点表面的图像或视频信息并转化为电池连接片激光焊接表面的质量信息,并传递给处理中心；

进一步，所述高清摄像头为360度角度红外高清摄像头，拍照时清晰度不受光线的强度约束，不分白天黑夜、不分有无灯光均可以360度角度全方位进行拍摄，也可以从多个不同角度对每个焊接孔的各个不同位置点的图像，以不同角度识别每个焊接孔的不同位置点，进而能够更加准确且全面地识别获得每个焊接孔的不同位置点及其形状，或者基于从不同角度拍摄获取多张同一个焊接孔的不同位置点的图像，以多角度匹配识别每个焊接孔的不同位置点，进而确定每个焊接孔的焊接表面形状。

S60、处理中心根据电池连接片激光焊接表面的质量信息与存储器存储的激光焊接表面质量标准进行对比：若不一致则传递给报警器并通知调返工重焊，若一致则表示该焊接点合格,并获取标准参数继续对下一个位置点连续焊接，直到待连接片上所有的焊接位置点全部焊接完毕为止。

进一步，所述激光焊接点合格指电池连接片应符合激光焊接表面质量，包括焊缝表面应呈现均匀、连续、规整的形状，无波浪状、无凹凸不平；焊缝应均匀、紧密，不得有太大的开口或间隙，无任何明显的气孔、夹渣等缺陷；焊缝应与基材之间有良好的附着性，无剥离、断裂等现象，确保焊缝与基材的完全熔合；焊接接头的外观应平整，无凹凸不平、无明显的表面缺陷，应与周围表面平齐，不得有明显高低差；焊接接头的表面去明显的焊疤或色差，接头表面应与周围基材表面颜色一致，无色差；焊接接头的表面应无明显的氧化或腐蚀现象，接头的外观质量应具有良好的防腐性能；焊接点表面无任何异物或污物。

请参阅图7所示，所述步骤S20,包括以下步骤:

S21、功率计算单元根据激光焊接功率计算公式“P=E/t，P为激光焊接功率(W)，E为激光束在焊接过程中的能量(J)，t为焊接时间(s)”获得激光焊接功率，并传递给速度计算单元；

进一步，所述激光功率指单位时间内激光辐射能量的大小，受材料类型和厚度、焊缝宽度和深度、焊接速度、焊接位置、激光束的直径和聚焦的影响，由于不同材料的焊接需要不同的功率，若厚度越大，则需要的功率也就越大；由于不同大小的焊缝需要不同的功率，则更深、更宽的焊缝需要更高的功率；由于焊接速度越快，则需要的功率也就越高；由于某些位置需要更高的功率才能完成焊接；由于激光束的直径越小，则功率密度越高，需要的功率也就越小，聚焦效果越好，需要的功率也就越小。

S22、速度计算单元根据焊接速度计算公式“v=b1/b2*v2,v为焊接速度(mm/s), b1为开槽宽度(mm),b2为焊接头宽度(mm), v2为焊接头速度(个/min)”，并传递给流量计算单元；

进一步，所述焊接速度指在单位时间内完成的焊缝长度，会影响单位时间内的热输入量，焊接速度快会使熔深变浅，造成工件焊不透；焊接速度慢则有可能因为过度熔化而焊透、焊穿工件，在深熔焊范围内，焊接参数对熔深的影响：在稳定深熔焊范围内，激光功率越高，熔深越大，约为0.7次方的关系；而焊接速变越高，熔深越浅，在一定激光功率和焊接速度条件下焦点处于最佳位置时熔深最大，偏离这个位置，熔深则下降，甚至变为模式不稳定焊接或稳定热导焊。

进一步，所述开槽宽度为焊接头在材料表面上留下的一道坡口，焊接头数速度与激光功率密度、焊接深度等参数相关。

S23、流量计算单元根据保护气体流量计算公式“Q=K*d²*V/4,Q为保护气流量(L/min),K为系数,d为焊缝直径(mm),V为焊接速度(mm/min)”获得保护气体流量。

进一步,所述保护气体流量指激光焊接机使用氦气、氩气、氮气等惰性气体进行保护,氦气价格高但保护效果最好,氩气价格便宜且保护效果较好,而氮气价格最便宜但不适用部分材料；而保护气体是为保护工件在焊接过程中免受氧化；保护聚焦透镜免受金属蒸汽污染和液体熔滴的溅射；驱散高功率激光焊接产生的等离子；冷却工件,减小热影响区。保护气体通常采用氩气或氦气,表观质量要求不高的也可采用氮气。它们产生等离子体的倾向显著不同：氦气因其电离电体高,导热快,在同样条件下,比氩气产生等离子体的倾向小,因而可获得更大的熔深。在一定范围内,随着保护气体流量的增加,抑制等离子体的倾向增大,因而熔深增加,但增至一定范围即趋于平稳。

请参阅图8所示，所述步骤S30中“获得光束焦点位置”之前，包括以下步骤：

S301、位置确定单元根据焊接工艺和待焊接连接片的材料、形状、厚度在焊接孔周围确定最佳的焦点位置范围,以保证焊接的质量和效率,并传递给焦点调节单元；

S302、焦点调节单元通过调节电子束焊机的聚焦系统中的聚焦电流、聚焦电压来确定最佳的焦点大小，并传递给焦点形状单元；

S303、焦点形状单元通过改变电子束焊机的聚焦系统的聚焦镜片、聚焦电极位置而确定最佳的焦点形状，并传递给聚焦调整单元。

进一步说明，所述焦点调节的验证可以通过后续的焊接检验结果来确认，通过对焊接接头的焊缝形状和焊接质量来判断焦点调节的效果，若焊接接头的焊缝形状和焊接质量符合要求则说明焦点调节是正确的，若焊接接头的焊缝形状和焊接质量不符合质量要求则说明焦点调节需要进行调整。

请参阅图9所示，所述步骤S30,包括以下步骤:

S31、聚焦调整单元将白色纸板铺在工作台上，激光聚焦镜调整到比焦距小10mm，并传递给坐标校准单元；

S32、坐标校准单元控制激光焊接头沿X轴移动一次8～13mm，Z轴上移0.7～1.2mm，并传递给焦点确定单元；

S33、焦点确定单元控制激光器发出一个190～210W脉冲在纸板上打孔,重复20次,获得直径最小孔的位置则为光束焦点位置,保证焊接点位置及其准确性。

进一步，所述光束焦点位置指当光束焦点处于工件表面下某一位置在1～2mm范围内则可获得最理想的焊缝的光束的最佳焦点位置，若偏离该位置则工件表面光斑即变大，引起功率密度变小，到一定范围，就会引起焊接过程形式的变化。

请参阅图10所示，所述步骤S40之前,包括以下步骤:

S401、表面清洁单元通过高速喷射砂粒来清除连接片焊接表面的污垢、氧化物等杂质,使连接片焊接表面更加平整洁净,从而提高焊接质量,并传递给材料平整单元；

S402、材料平整单元通过打磨设备对连接片焊接表面进行打磨，使连接片焊接表面更加平整，增加焊接面积和焊接质量，并传递给预热处理单元；

S403、预热处理单元通过激光控制器控制激光预热电池连接片焊接表面，提高连接片的表面温度,提高焊接的效果和速度。

请参阅图11所示，所述步骤S40,还包括以下步骤:

S41、气体保护单元在焊接时利用氩气、或氮气、或氦气等气体对焊缝进行保护，防止空气中的氧气和水分与连接片反应而形成氧化物，并传递给表面焊接单元；

S42、表面焊接单元根据光束焦点位置对待焊接连接片焊接点进行激光焊接,以确保焊接点的牢固性和导电性，并传递给焊后处理单元；

S43、焊后处理单元通过打磨设备对焊接后连接片表面的焊缝进行打磨处理，去除焊缝上的氧化物和飞溅物，提高焊缝的光洁度和强度。

进一步说明，本发明依照所述的一种动力电池连接片自动焊接控制系统的软件程序所实施的内容而描述，针对每一项控制系统所实施的方法均分为若干个模块或单元，去实施各个步骤所产生的软件程序指令，该软件程序指令包括以上所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法。以上程序的实现大部分是自动化,当然也有少部分动作是半自动化,还有极小部分需要人工协助才能完成的。

本发明提供的一种动力电池连接片自动焊接控制系统,还包括含有存储器的计算机可读存储介质；所述存储器存储有计算机程序,所述各功能模块执行所述计算机程序时实现以上任意一项所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法的步骤；所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被各功能模块执行时实现以上任意一项所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法的步骤。

进一步说明，所述计算机程序被分割成多个模块/单元，所述多个模块/单元被存储在所述存储器中，并由所述各模块/单元执行，以完成本发明；所述多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令，该指令用于描述所述计算机程序在所述各模块/单元的执行过程。

本发明还提供一种动力电池连接片自动焊接装置包括激光控制器、激光焊接头、焊接控制系统，由以上所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法所实现。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本申请内。

最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本申请进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本申请的技术方案进行修改或等同替换，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种动力电池连接片的自动焊接方法，其特征在于：应用于一种动力电池连接片自动焊接控制系统，包括参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、存储器、报警器、处理中心、智能移动终端；所述参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、存储器、报警器分别与处理中心相连；所述智能移动终端包括智能手机、平板电脑或智能遥控器，在无线网络或互联网范围内分别与无线通信模块无线网络连接；

所述无线通信模块设置有各种无线网络单元，负责无线信号的收发，并在有效的网络范围内与智能移动终端自动组网相连；

所述报警器根据电池连接片焊接表面质量信息与存储器存储的激光焊接表面质量标准不一致时，则自动发出声音报警并通知返工重焊；

所述存储器负责参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、报警器的信息存储，以及电池连接片的激光焊接表面质量标准的存储；

所述处理中心负责参数预设模块、设备调试模块、焦点位置模块、焊接控制模块、图像获取模块、无线通信模块、报警器、存储器的信息传递，为系统枢纽中心，根据电池连接片焊接表面质量信息与存储器存储的激光焊接表面质量标准进行对比：若不一致则传递给报警器并通知调返工重焊，若一致则获取标准参数继续对下一个位置点连续焊接，直到待连接片上所有的焊接位置点全部焊接完毕为止；

所述参数预设模块根据电池连接片的材料和尺寸大小并参照行业数据库类似激光焊接参数作为预定激光焊接参数，并传递给设备调试模块；

所述设备调试模块包括功率计算单元、速度计算单元、流量计算单元,根据预定参数调试激光焊接设备以获得最佳的激光功率、焊接速度、保护气体流量的激光焊接参数，并传递给焦点位置模块；

所述焦点位置模块包括聚焦调整单元、坐标校准单元、焦点确定单元，利用数控定位打点法进行激光光束焦点的位置校准获得光束焦点位置，以确保激光束焦点准确对应连接片焊接点,并传递给焊接控制模块；

所述焊接控制模块包括表面清洁单元、预热处理单元,根据设定的工艺参数和光束焦点位置对待焊接连接片的焊接位置点使用激光束进行准确焊接，以确保焊接点的牢固性和导电性，并传递给图像获取模块；

所述图像获取模块根据焊接完工信息通过高清摄像头获取焊接点表面的图像或视频信息并转化为焊接表面质量信息，并传递给处理中心；

所述自动焊接方法，包括以下步骤:

S10、当给连接片激光焊接时,参数预设模块根据电池连接片的材料和尺寸大小并参照行业数据库类似激光焊接参数作为预定激光焊接参数,并传递给设备调试模块；

S20、设备调试模块根据预定激光焊接参数调试激光焊接设备以获得最佳的激光功率、焊接速度、保护气体流量的激光焊接参数，并传递给焦点位置模块；

S30、焦点位置模块通过激光控制器利用数控定位打点法进行激光光束焦点的位置校准获得光束焦点位置，以确保激光束焦点准确对应连接片焊接点,并传递给焊接控制模块；

S40、焊接控制模块根据设定的工艺参数和光束焦点位置对待焊接连接片焊接位置点使用激光束进行准确焊接,以确保焊接点牢固性和导电性,并传递给图像获取模块；

S50、图像获取模块根据焊接完工信息通过高清摄像头获取焊接点表面的图像或视频信息并转化为焊接表面质量信息，并传递给处理中心；

S60、处理中心根据电池连接片焊接表面质量信息与存储器存储的电池连接片激光焊接表面质量标准进行对比：若不一致则传递给报警器并通知调返工重焊，若一致则获取标准参数继续对下一个位置点连续焊接，直到待连接片上所有的焊接位置点全部焊接完毕为止；

所述步骤S30中“获得光束焦点位置”之前，包括以下步骤：

S301、位置确定单元根据焊接工艺和待焊接连接片的材料、形状、厚度在焊接孔周围确定最佳的焦点位置范围,并传递给焦点调节单元；

S302、焦点调节单元通过调节电子束焊机的聚焦系统中的聚焦电流、聚焦电压来确定最佳的焦点大小，并传递给焦点形状单元；

S303、焦点形状单元通过改变电子束焊机的聚焦系统的聚焦镜片、聚焦电极位置而确定最佳的焦点形状，并传递给聚焦调整单元；

所述步骤S30,包括以下步骤:

S31、聚焦调整单元将白色纸板铺在工作台上，激光聚焦镜调整到比焦距小10mm，并传递给坐标校准单元；

S32、坐标校准单元控制激光焊接头沿X轴移动一次8～13mm，Z轴上移0.7～1.2mm，并传递给焦点确定单元；

S33、焦点确定单元控制激光器发出一个190～210W脉冲在纸板上打孔，重复20次,获得纸板上直径最小孔的位置则为光束焦点位置,保证焊接点位置及其准确性；

所述以上步骤S40之前,包括以下步骤:

S401、表面清洁单元通过高速喷射砂粒来清除连接片焊接表面的污垢,使连接片焊接表面更加平整洁净,并传递给材料平整单元；

S402、材料平整单元通过打磨设备对连接片焊接表面进行打磨，使连接片焊接表面更加平整，增加焊接面积和焊接质量，并传递给预热处理单元；

S403、预热处理单元通过激光控制器控制激光预热电池连接片焊接表面，提高连接片的表面温度,提高焊接的效果和速度；

所述步骤S40,还包括以下步骤:

S41、气体保护单元在焊接时利用氩气、或氮气、或氦气对焊缝进行保护，防止空气中的氧气和水分与连接片反应而形成氧化物，并传递给表面焊接单元；

S42、表面焊接单元根据光束焦点位置对待焊接连接片焊接点进行激光焊接,以确保焊接点的牢固性和导电性，并传递给焊后处理单元；

S43、焊后处理单元通过打磨设备对焊接后连接片表面的焊缝进行打磨处理，去除焊缝上的氧化物和飞溅物，提高焊缝的光洁度和强度。

2.如权利要求1所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法，其特征在于：所述动力电池连接片自动焊接控制系统,还包括含有存储器的计算机可读存储介质；所述存储器存储有计算机程序,各功能模块执行所述计算机程序时实现以上权利要求1所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法的步骤；所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序,所述计算机程序被各功能模块执行时实现以上权利要求1所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法的步骤。

3.一种动力电池连接片自动焊接装置，包括激光控制器、激光焊接头、焊接控制系统，其特征在于：采用权利要求1-2任意一项所述的一种动力电池连接片的自动焊接方法所实现。