文/LFWC

鍍鋅鋼板（具有不同熔化和蒸發(fā)性能的金屬組合）的激光焊接，曾經(jīng)是汽車行業(yè)的一大挑戰(zhàn)。大眾汽車公司正在尋求一種有前景的多焦點(diǎn)激光焊接方法攻克這一挑戰(zhàn)。這種新開發(fā)的工藝，能實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)的單焦點(diǎn)激光束焊接系統(tǒng)更高的焊接速度。

大眾汽車的這項(xiàng)新焊接工藝研究，整體復(fù)雜性較高，但是研發(fā)團(tuán)隊(duì)卻在短短三年內(nèi)完成了工藝開發(fā)。該項(xiàng)目負(fù)責(zé)人Alexander Franz介紹說：“在整個(gè)開發(fā)過程中，測(cè)量技術(shù)發(fā)揮了關(guān)鍵作用。每一項(xiàng)設(shè)計(jì)變更都必須仔細(xì)量化和記錄。因此，測(cè)量所需的時(shí)間對(duì)整體開發(fā)時(shí)間有著直接影響。”其中，MKS Ophir BeamWatch激光測(cè)量系統(tǒng)，為該項(xiàng)激光焊接工藝的快速研究貢獻(xiàn)了巨大力量。

MKS的緊湊型Ophir BeamWatch測(cè)量設(shè)備，顯著加速了這種多焦點(diǎn)激光焊接工藝的發(fā)展，該設(shè)備在不接觸激光束的情況下實(shí)時(shí)測(cè)量激光束。

多光束測(cè)量

多焦點(diǎn)焊接背后的原理，是通過一個(gè)激光光學(xué)元件同時(shí)產(chǎn)生多個(gè)激光束。這種創(chuàng)新的工藝技術(shù)，以零間隙結(jié)構(gòu)連接熱浸鍍鋅板。在具體的焊接工藝執(zhí)行過程中，其中最關(guān)鍵的一個(gè)訣竅是保持多個(gè)激光束彼此之間的幾何形狀處于一種精確關(guān)聯(lián)中——要做到這一點(diǎn)，首先必須要對(duì)光束進(jìn)行測(cè)量。

使用傳統(tǒng)儀器測(cè)量這些光束需要付出很多努力。采用Ophir BeamWatch系統(tǒng)可以大大縮短測(cè)量時(shí)間。通過BeamWatch系統(tǒng)可以觀察到同時(shí)通過該系統(tǒng)的多個(gè)光束。測(cè)量在不到100ms內(nèi)完成，在隨后的300ms內(nèi)，BeamWatch系統(tǒng)就能顯示出所有相關(guān)的測(cè)量結(jié)果。

每次測(cè)量時(shí)，光束參數(shù)乘積、瑞利長(zhǎng)度和光束發(fā)散度都是實(shí)時(shí)確定的。使用Ophir BeamWatch系統(tǒng)測(cè)量焦點(diǎn)位置有很大好處：與其他測(cè)量?jī)x器相比，操作員可以自由選擇參考平面，從而在過程中獲得更大的靈活性。

 “BeamWatch系統(tǒng)為我們帶來了巨大優(yōu)勢(shì)。每次更改開發(fā)系統(tǒng)時(shí)，使用BeamWatch系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)量，我們能直接看到效果。即使是熱焦點(diǎn)偏移，系統(tǒng)也能檢測(cè)到。” Alexander Franz說，“通過其他測(cè)量技術(shù)，也能獲得熱焦點(diǎn)偏移等參數(shù)的測(cè)量值，但是工作量極大。Ophir的非接觸式技術(shù)完全改變了我們對(duì)測(cè)量的看法。通過非接觸式測(cè)量技術(shù)，我們的測(cè)量意愿得到了充分滿足，測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量顯著提高，這對(duì)提升項(xiàng)目的整體效果貢獻(xiàn)巨大。”

以前團(tuán)隊(duì)可能會(huì)再三考慮是否真的有必要進(jìn)行測(cè)量，而現(xiàn)在根本不用顧慮測(cè)量耗時(shí)問題�，F(xiàn)在測(cè)量只需不到1秒即可完成，而不是超過五分鐘，準(zhǔn)備時(shí)間也很短。運(yùn)行儀器只需要通電、聯(lián)網(wǎng)。Ophir BeamWatch系統(tǒng)可以直接連接到PLC，因此可以根據(jù)需要直接處理和存儲(chǔ)所有測(cè)量數(shù)據(jù)。

廣泛應(yīng)用

由于Ophir BeamWatch系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，因?yàn)槟軓V泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域，如用于評(píng)估過程動(dòng)態(tài)和優(yōu)化生產(chǎn)過程。

其測(cè)量速度如此之快，以至于可以利用通常的暫停時(shí)間進(jìn)行相關(guān)的測(cè)試，而不耽擱產(chǎn)線的正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。

“BeamWatch系統(tǒng)能讓我們快速得到問題的答案。在使用多焦點(diǎn)激光焊接技術(shù)時(shí)，必須密切監(jiān)測(cè)激光參數(shù)，以確保在高溫焊接車頂側(cè)板時(shí)達(dá)到所需的穩(wěn)定性。這里的光束布置完全不同，并且對(duì)測(cè)量技術(shù)要求很高。”Alexander Franz說，“可以肯定的是，如果沒有Ophir BeamWatch系統(tǒng)，我們都不敢想象能像現(xiàn)在這樣開展日常工作。它極大地?cái)U(kuò)展了我們的測(cè)量能力。”（內(nèi)容來源：MKS Ophir）