本申请涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种激光焊接在线检测装置及方法。
背景技术：
激光焊接具有能量密度大、生产效率高、易于自动化、被焊物件热形变小、热影响区小、不局限于导电材料、焊接过程中不产生x射线、不受磁场的影响并且不需要真空的工作条件等特点。然而，实际的激光焊接物件的过程是一个复杂的物理化学过程，它受众多其它因素的影响和作用。如：材料的融化、蒸发、等离子体的出现。其中，材料融化会形成熔融小孔造成材料表面激光入射角的变化，从而造成菲涅(fresnel)吸收，使得物件对照射激光吸收率大大提高；等离子体会对激光产生反射、反射、吸收等作用，从而对激光聚焦和激光能量产生一定程度的影响。另外，长期进行激光焊接作业时，光学元器件的长时间受热，性能会产生变化，光学元器件表面状态也会因受热发生表面分布不均匀等影响。除此之外，在长期的激光焊接过程中，机械系统的重复定位精度下降，装夹治具在长期的操作，运输过程中产生局部微小变形等因素，从而造成装夹治具可能存在间隙过大，错位等装备缺陷。从而影响激光焊接产品质量。
为了有效检测激光焊接的质量，现有的技术通过激光器系统、视觉系统、振镜单元和焊接检测单元构成了锂电池电芯焊接的核心部件。使焊接加工更加自动化和可控化，降低了整套自动化设备的成本，实现了快速给出焊接产品质量优劣结果的功能，使焊接过程可控化，无需安排人员进行每个产品质量检测，从而能够大幅度减少人员的成本。
然而，目前的许多检测单元都是停留在视觉外观检测，并不能从本质上反映焊接产品质量的优劣，从而造成大量的不合格产品流入市场，给市场带来不小的安全隐患。
技术实现要素：
本申请提供了一种激光焊接在线检测装置及方法，使得消除人员主观判断的影响，提高焊接加工的效率。
有鉴于此，本申请第一方面提供了一种激光焊接在线检测装置，所述装置包括：振镜单元以及检测单元；
所述振镜单元用于对激光器发出的激光进行偏摆，使得所述激光对准焊接物的焊接部位；
所述检测单元用于实时检测焊接时所述激光的反射光的等离子浓度、激光反射以及温度。
可选的，还包括激光准直单元；
所述激光准直单元通过光纤与所述激光器相连，用于减小光纤出光时的发散角并完成激光束的塑型。
可选的，所述检测单元包括第一镀膜镜片、第二镀膜镜片、第三镀膜镜片、滤光片以及聚焦镜片；还包括等离子探头、激光探头以及温度探头；
所述第一镀膜镜片用于将激光准直后的所述激光进行反射，使得反射后的所述激光进入到所述振镜单元中；
所述第二镀膜镜片用于反射所述反射光至所述等离子探头，使得所述等离子探头采集所述反射光中对应的等离子浓度；
所述第三镀膜镜片用于反射所述反射光至所述激光探头，使得所述激光探头采集所述反射光中对应的激光反射强弱；
所述滤光片用于过滤所述反射光，得到相应波长的所述反射光；
所述聚焦镜片用于对过滤后的所述反射光进行放大，并将放大后的所述反射光输入至所述等离子探头/所述激光探头/所述温度探头，使得所述等离子探头/所述激光探头/所述温度探头采集相应的信号。
可选的，还包括数据处理模块；
所述数据处理模块用于将采集到的所述反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号与设定的阈值进行比对，判断焊接物的质量。
可选的，所述第一镀膜镜片、所述第二镀膜镜片以及所述第三镀膜镜片均采用半反半透45度镀膜镜片。
可选的，所述振镜单元包括振镜片；
所述振镜片用于将输入所述振镜模块的所述激光进行偏摆，使得所述激光对准焊接物的焊接部位。
可选的，还包括视觉单元；
所述视觉单元用于定位所述焊接部位，并对焊接部位进行视觉外观检测。
可选的，所述视觉单元包括相机、镜头以及光源；
所述相机和镜头用于定位所述焊接部位，并实时采集所述焊接部位的图像；
所述光源用于提供所述焊接部位的亮度。
本申请第二方面提供一种激光焊接在线检测方法，所述方法包括：
获取激光焊接时的反射光；
分别采集所述反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号，并对所述反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号进行逻辑判断，得到焊接物的焊接质量。
可选的，还包括：定位焊接部位并实时采集所述焊接部位的图像。
从以上技术方案可以看出，本申请具有以下优点：
本申请中，提供了一种激光焊接在线检测装置及方法，装置包括振镜单元以及检测单元；振镜单元用于对激光器发出的激光进行偏摆，使得激光对准焊接物的焊接部位；检测单元用于实时检测焊接时激光的反射光的等离子浓度、激光反射以及温度。
本申请通过采用检测单元采集得到反射光的等离子浓度、激光反射以及温度的信号，并通过客观的对比判断得到焊接时的质量优劣，从而消除了人员主观因素判断产品优劣的影响。另外，通过系统的自行判断，减少人为判断的时间，从而满足大批量加工产品的客户需求，使得无需停留在待焊接工件位置加工，生产效率得到大幅度提高。
附图说明
图1为本申请一种激光焊接在线检测装置的一个实施例结构示意图；
图2为本申请一种激光焊接在线检测方法的一个实施例的实施流程图；
图3为本申请一种激光焊接在线检测装置的一个具体实施例的结构示意图；
图4为本申请一种激光焊接在线检测装置的具体实物示意图；
图5为本申请一种激光焊接在线检测装置的检测信号示意图；
图6为本申请一种激光焊接在线检测装置在焊接时的检测信号的示意图；
图7为本申请一种激光焊接在线检测装置中检测单元的检测导图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
请参阅图1，图1为本申请一种激光焊接在线检测装置的一个实施例结构示意图，如图1所示，包括：
振镜单元101以及检测单元102；振镜单元101用于对激光器发出的激光进行偏摆，使得激光对准焊接物的焊接部位；检测单元102用于实时检测焊接时激光的反射光的等离子浓度、激光反射以及温度。
需要说明的是，当激光进入到振镜单元101中时，为了使激光能够对准需要焊接工件的焊接部位，需要将激光进行偏摆，使得激光能够精确地焊接需要焊接的部位；焊接时，激光可以沿着振镜片进行反射，并将反射光传入检测单元102中，使得检测单元102能够采集到反射光中对应的等离子浓度、激光反射以及温度信息，并对采集到的信息进行分析，从而能够实时反馈当前的焊接质量，其中反射光中包含对激光焊接质量有影响的等离子浓度、激光反射以及温度信息。
在一种具体的实施方式中，还包括激光准直单元103，激光准直单元103通过光纤与激光器相连，用于减小光纤出光时的发散角并完成激光束的塑型。
需要说明的是，激光器通过光纤与激光准直单元相连，使得激光器发出的激光经过激光准直单元后使激光束的完成塑型并减小激光束的发散角度。
在一种具体的实施方式中，检测单元102包括第一镀膜镜片、第二镀膜镜片、第三镀膜镜片、滤光片以及聚焦镜片；还包括等离子探头、激光探头以及温度探头；第一镀膜镜片用于将激光准直后的激光进行反射，使得反射后的激光进入到振镜单元中；第二镀膜镜片用于反射反射光至等离子探头，使得等离子探头采集反射光中对应的等离子浓度；第三镀膜镜片用于反射反射光至激光探头，使得激光探头采集反射光中对应的激光反射强弱；滤光片用于过滤反射光，得到相应波长的反射光；聚焦镜片用于对过滤后的反射光进行放大，并将放大后的反射光输入至等离子探头/激光探头/温度探头，使得等离子探头/激光探头/温度探头采集相应的信号。
需要说明的是，检测单元102可以用于采集焊接时激光的反射光的等离子浓度、激光反射以及温度。具体的，当反射光输入至检测单元102时，反射光通过第一镀膜镜片的透射至第二镀膜镜片，反射光经过第二镀膜镜片的反射并依次经过滤光片和聚焦镜片至等离子探头中，使得等离子探头采集反射光间接的等离子浓度；另外反射光通过第二镀膜镜片的透射至第三镀膜镜片，第三镀膜镜片将反射光进行反射并依次经过滤光片和聚焦镜片至激光探头，使得激光探头能够间接的采集到反射光间接的激光反射的强度；反射光继续透过第三镀膜镜片并依次通过滤光片以及聚焦镜片至温度探头，使得温度探头采集温度信号。需要说明的是，滤光片滤除反射光中不需要的波长的反射光，透过所需的波长的反射光；聚焦镜片用于对过滤后的反射光进行放大，使得微弱的反射光到达等离子探头/激光探头/温度探头上进行检测，其检测单元具体可参考如图3所示的结构示意图。
在一种具体的实施方式中，还包括数据处理模块，数据处理模块用于将采集到的反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号与设定的阈值进行比对，判断焊接物的质量。
需要说明的是，可以根据预先设定的算法对采集到的信号进行处理，得到焊接质量的判断；具体的，可以将采集到的信号与预设的阈值进行比较，从而判断实际焊接的质量，并将质量结果进行输出显示。
在一种具体的实施方式中，第一镀膜镜片、第二镀膜镜片以及第三镀膜镜片均采用半反半透45度镀膜镜片。
需要说明的是，第一镀膜镜片、第二镀膜镜片以及第三镀膜镜片均采用半反半透45度镀膜镜片，其中第一镀膜镜片由于镀膜处理可以将通过激光准直单元的激光全反至振镜单元，也可以将射向第一镀膜镜片的反射光进行透射，透射至第二镀膜镜片；同样，第二镀膜镜片可以将射向第二镀膜镜片的反射光反射至等离子探头，并将反射光透射至第三镀膜镜片；第三镀膜镜片将反射光反射至激光探头，并透射至温度探头。
在一种具体的实施方式中，振镜单元包括振镜片；振镜片用于将输入振镜模块的激光进行偏摆，使得激光对准焊接物的焊接部位。
需要说明的是，振镜片可以为两个，其具体的设置可以参考图3中的设置，当然也可以设置多个振镜片，振镜单元可以控制振镜片使得激光能够精准的偏摆至焊接处，焊接过程会产生需要检测波长的反射光，反射光会沿着激光射入的方向反射回检测单元。
在一种具体的实施方式中，还包括视觉单元；视觉单元用于定位焊接部位，并对焊接部位进行视觉外观检测。
需要说明的是，视觉单元用于对焊接工件进行视觉外观检测，通过观察焊接工件的外观判断焊接工件的质量优劣，具体如图4中所示的视觉单元。
在一种具体的实施方式中，视觉单元包括相机、镜头以及光源；相机和镜头用于定位焊接部位，并实时采集焊接部位的图像；光源用于提供焊接部位的亮度。
需要说明的是当需要焊接时，焊接工件，激光焦点以及相机景深都处于同一平面，对焊接结果进行图像采样时，需要定位焊接部位，获取相应的图像。
在一种具体的实施方式中，装置的基本检测流程包括：当待加工工件通过平台导轨进入加工区域后，安装了振镜单元的机械手移动至待加工工件上方的一个空间示教点位，此示教点位是集激光焦点、相机景深与同一平面上。控制运动卡触发伺服电将待加工工件机运动到指定加工位置，与此同时通过io触发检测单元开始检测，再触发激光器出光。激光照射到加工工件表面开始加热加工工件，加工工件在极短的时间内发生复杂的物理变化，此时，等离子探头、激光探头以及温度探头(三个传感器)通过加工工件时的反射光采集得到加工时带有复杂物理变化的信号，装置的具体工作原理如图7所示。采集到的信号通过采集卡滤波算法的处理进行规整，存储。当达到一个存取单位后，可以获取相应的信号数据，通过不同的算法对数据进行处理，或者将数据与实验后总结出的阈值数据进行比对，从而对加工工件的质量进行判断，然后显示出来供工作人员查看。另外，还可以根据客户不同的加工工件产品质量要求进行个性化检测设置。
还需要说明的是，在焊接加工工件的同时，检测单元也可以对选定的检测指标进行实时的信号采集。可以选择三个传感器中任意1至3个传感器进行信号采集，具体的，通过事先校验好的光路，利用全反/半反45度镀膜镜片，滤光片，聚焦镜片等光学元件，将等离子体紫外反射光、反射激光、热辐射进行相应波长的检测。传感器将多路检测到的信号实时的传输到采集卡，采集卡通过特定的滤波算法，过滤掉无效的信号，将有效的信号存储到采集卡信号缓存区中，当缓存区数据满足读取要求设置时，便将数据读取。并对读取后的数据进行图形处理，可以根据设定的处理方式进行原始数据呈现，并保存原始数据到设定的区域进行保存。当需要实时给出焊接产品质量结果时，可以对数据进行二次加工处理，将原始数据与表示质量指标的数值进行比较，得出产品质量优劣的判断。
如图5所示，图中方框处的波形表示在连续出光的情况下，存在焊接区域的二次焊接，装置可以根据传感器检测的数据，预先设定的产品质量指标的要求，做出了实时的产品质量ng图形的判断，判断曲线中是否发生了较大凸起显示。例如图5中的方框处内的曲线存在一个凸起，即表示存在焊接区域的二次焊接。
如图6所示，表示在进行了单点出光的情况下焊接两个相同的产品，焊接实物和检测软件图。可以看出，正常实物焊接6个焊点，装置根据传感器检测的数据，预先设定的产品质量检测要求，做出了实时的产品质量ok图形的判断；焊接实物存在焊偏两个焊点，根据传感器检测的数据，预先设定的产品质量检测要求，做出了实时的产品质量ng图形的判断；判断图6中左上角方框内的曲线发生了明显凸起显示，即表示焊接实物中存在两个焊点。
以上是本申请的装置的实施例，本申请还包括一种激光焊接在线检测方法的实施例，如图2所示，包括：
201、获取激光焊接时的反射光；
202、分别采集反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号，并对反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号进行逻辑判断，得到焊接物的焊接质量。
在一种具体的实时方式中，还包括定位焊接部位并实时采集焊接部位的图像。
本申请通过采用检测单元采集得到反射光的等离子浓度、激光反射以及温度的信号，并通过客观的对比判断得到焊接时的质量优劣，从而消除了人员主观因素判断产品优劣的影响。另外，通过系统的自行判断，减少人为判断的时间，从而满足大批量加工产品的客户需求，使得无需停留在待焊接工件位置加工，生产效率得到大幅度提高。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
以上所述，以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围。
1.一种激光焊接在线检测装置，其特征在于，包括：振镜单元以及检测单元；
所述振镜单元用于对激光器发出的激光进行偏摆，使得所述激光对准焊接物的焊接部位；
所述检测单元用于实时检测焊接时所述激光的反射光的等离子浓度、激光反射以及温度。
2.根据权利要求1所述的激光焊接在线检测装置，其特征在于，还包括激光准直单元；
所述激光准直单元通过光纤与所述激光器相连，用于减小光纤出光时的发散角并完成激光束的塑型。
3.根据权利要求2所述的激光焊接在线检测装置，其特征在于，所述检测单元包括第一镀膜镜片、第二镀膜镜片、第三镀膜镜片、滤光片以及聚焦镜片；还包括等离子探头、激光探头以及温度探头；
所述第一镀膜镜片用于将激光准直后的所述激光进行反射，使得反射后的所述激光进入到所述振镜单元中；
所述第二镀膜镜片用于反射所述反射光至所述等离子探头，使得所述等离子探头采集所述反射光中对应的等离子浓度；
所述第三镀膜镜片用于反射所述反射光至所述激光探头，使得所述激光探头采集所述反射光中对应的激光反射强弱；
所述滤光片用于过滤所述反射光，得到相应波长的所述反射光；
所述聚焦镜片用于对过滤后的所述反射光进行放大，并将放大后的所述反射光输入至所述等离子探头/所述激光探头/所述温度探头，使得所述等离子探头/所述激光探头/所述温度探头采集相应的信号。
4.根据权利要求3所述的激光焊接在线检测装置，其特征在于，还包括数据处理模块；
所述数据处理模块用于将采集到的所述反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号与设定的阈值进行比对，判断焊接物的质量。
5.根据权利要求3所述的激光焊接在线检测装置，其特征在于，所述第一镀膜镜片、所述第二镀膜镜片以及所述第三镀膜镜片均采用半反半透45度镀膜镜片。
6.根据权利要求1所述的激光焊接在线检测装置，其特征在于，所述振镜单元包括振镜片；
所述振镜片用于将输入所述振镜模块的所述激光进行偏摆，使得所述激光对准焊接物的焊接部位。
7.根据权利要求1所述的激光焊接在线检测装置，其特征在于，还包括视觉单元；
所述视觉单元用于定位所述焊接部位，并对焊接部位进行视觉外观检测。
8.根据权利要求7所述的激光焊接在线检测装置，其特征在于，所述视觉单元包括相机、镜头以及光源；
所述相机和镜头用于定位所述焊接部位，并实时采集所述焊接部位的图像；
所述光源用于提供所述焊接部位的亮度。
9.一种激光焊接在线检测方法，所述方法应用于所述权利要求1-8任一项所述的激光焊接在线检测装置，其特征在于，包括：
获取激光焊接时的反射光；
分别采集所述反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号，并对所述反射光的等离子浓度、激光反射以及温度信号进行逻辑判断，得到焊接物的焊接质量。
10.根据权利要求9所述的激光焊接在线检测方法，其特征在于，还包括：定位焊接部位并实时采集所述焊接部位的图像。
技术总结