天博体育中国官方网站 团队工作改善精度激光焊接

天博体育中国官方网站 Automation，Inc。（美国印第安纳州格林菲尔德）自2000年以来一直在设计和开发制造系统的自动化系统。该公司能够持续提供提高生产力和降低成本的解决方案的能力，使他们能够建立非常成功的业务。如今，他们为各种地区的客户提供服务，包括储能，医疗设备，消费产品，通信，汽车制造和航空航天。  

天博体育中国官方网站 Automation当前占据了250,000英尺的空间，包括应用开发实验室，工程办公室，机械车间和制造空间。除了设计和构建自定义自动化系统外，它们还提供应用开发服务，原型制造和测试以及制造性设计（DFM）咨询。光子自动化产品范围从半自动化的独立工具或固定装置到完全自动化的生产线。

在2023年，天博体育中国官方网站 Automation被要求竞标焊接系统，以将母线连接到电池端子上，以进行储能应用。他们的请求者已经在激光焊接系统上与另一家原型房屋合作，但对结果并不完全满意。 

，特别是，最终用户已经产生大量飞溅的焊接过程。他们知道这种飞溅通常与焊缝孔隙率和较差的焊缝强度相关。根据先前的天博体育中国官方网站自动化经验，他们认为该公司将能够确定问题的来源并提供消除它所需的焊接技术。他们有信心天博体育中国官方网站自动化可以及时完成这一切。  

识别成功的过程

天博体育中国官方网站自动化首先接触到相干实验室在密歇根州普利茅斯。他们要求我们使用我们的样品对客户提供的样本进行一些测试可调环模式光纤激光器（ARM FL）激光。他们对这种激光的先前经验表明，其背面反射免疫，出色的光束质量以及闭环功率控制的高级功能的独特组合将使其能够成功执行这种类型的困难焊缝。 

此测试证实了手臂FL的能力，特别是它提供了对激光功率如何传递以消除Sperte问题的空间和时间控制。这也表明，由于涉及的部分厚度，该特定过程将需要8kW的功率。 天博体育中国官方网站 Automation首席执行官William Huffman指出：“我们对手臂FL的结果并不感到惊讶。” “过去，它对我们证明了自己的能力，可以解决这类苛刻的焊接过程。” 

连贯还进行了焊缝的拉力测试以测量其机械强度。这些证实，手臂纤维激光器过程提供了所需的关节质量。另外，天博体育中国官方网站 Automation使用自己的CT扫描仪获得焊接横截面的详细视图。这是必要的，因为从表面上看起来很好的焊缝可能仍隐藏在下面的缺陷。抛光和蚀刻的横截面可能会或可能不会显示出样品前或后面可能存在的孔隙度或裂缝，而CT扫描显示了整个焊缝在三个维度上。

手臂激光焊缝的CT扫描确认了天博体育中国官方网站自动化所希望的。也就是说，焊缝已降低，并且与焊缝中的应力提升器浓度较低相关。应力提升器是在焊接接头的局部区域中引起应力浓度的特征。这些应力浓度可以显着增加失败的可能性，例如在负载或振动下破裂或疲劳。 

光子自动化向客户提供了包括CT扫描在内的焊接比较。尽管客户的决策涉及多个因素，但天博体育中国官方网站 Automation将证明的焊接质量视为为什么赢得生产焊接系统合同的关键决定因素。 

快速

初始应用测试证明，臂纤维激光器可以提供所需的过程，但天博体育中国官方网站 Automation了解到，围绕其开发生产准备工具仍有很多工作。 

中心问题之一是创建一个控制系统，该系统可以充分利用激光的固有速度功能和其他关键功能。特别是，与缺乏这种能力的其他激光器相比，手臂纤维激光器非常快速和独立地改变中心和环梁的功率的能力具有明显的优势。充分利用这种能力有望提高过程质量，并提供满足客户需求的吞吐率。 

，但是这一挑战直接在天博体育中国官方网站自动化时发挥了核心能力。具体而言，这是将激光源，梁输送系统，运动控制以及部分处理机器人技术与执行最困难的焊接任务所需的精度和控制水平相结合的能力。这些是涉及高价值材料，高性能关节要求或广泛不同材料等因素的焊缝。所有这些条件都减少了过程窗口，因此需要更高的控制程度。  

当时呈现的开箱即用控制系统天博体育中国官方网站自动化在8ms至12 ms范围内的延迟。当控制器启动功率变化与激光器实际响应该变化时，在尝试将导体焊接到锂离子电池电池上时会引起重大问题。这是因为扫描仪能够在工作表面上移动光束比激光器中的功率快得多。 

面临现有控制硬件的延迟限制，天博体育中国官方网站软件团队需要将停留时间包括在其代码中以弥补这些不确定的延迟。天博体育中国官方网站自动化工程师迈克尔·杜邦（Michael Dupont）知道，这种障碍的更优雅的解决方案是使用专用的信号处理器，而不是用人工延迟“作弊”代码来补偿懒惰的硬件。 

迈克尔通过他组合的基于电线的微处理器控制板向光子管理团队展示了他的发明。这是天博体育中国官方网站 Automation's Wonderboard™的开始，这是一个高速，专用的控制平台，其唯一目的是通过自定义激光计划软件在工件上与激光的空间位置一起提供激光中心的离散，独立控制和戒指功率。

与Cooherent密切协商，可以访问我们对ARM纤维激光器确切工作的深入了解。这使他们能够完全优化新控制器的性能。将Wonderboard™与连贯的臂纤维激光器一起使用，从而将其整体系统（控制器，扫描仪和激光）的延迟降低到2.5 µs，并改善了近5,000倍！这个响应式控制器，光束输送系统和部分处理来自天博体育中国官方网站自动化的机器人技术的组合，加上连贯的手臂纤维激光器，形成了他们交付的焊接系统的心脏。

“我们在开始这个项目之前就知道，连贯的手臂纤维激光器具有独特的功能，并为这种苛刻的焊接应用提供了一些很大的优势，” 天博体育中国官方网站 Automation首席执行官William Huffman指出。 “But equally important to the success of this project was the level of cooperation and coordination between our two applications teams. Our technical people are in continual contact and work together very closely. We get an immediate response when we have a question or need a test from the Coherent applications lab. And we’ll help Coherent out, too, because we have different equipment and can perform tests they don’t have direct access to, including the use of 天博体育中国官方网站’s CT scanning capability. This arrangement allows us to get激光的绝对最佳性能，这使我们能够快速地保持客户的快乐并保持竞争优势。” 

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