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　　依托綠色制造、“雙碳”等政策的大力推行，全球新能源汽車市場強勁增長，作為新能源汽車的緊密配套行業，動力電池需求旺盛，同時動力電池生產制造核心工藝——激光焊接產業迅速崛起。激光焊接工藝在動力電池生產的中道和后道生產過程中得到了廣泛應用，其中包括電池模組連接片焊接、防爆閥焊接、電池頂蓋以及極耳等焊接等關鍵工序。

　　文/深圳市正運動技術有限公司

　　1傳統激光焊接存在的問題

　　新能源汽車動力電池工藝中的焊接質量，直接關系到電池的可靠性、安全性和使用壽命，優化傳統激光焊接工藝流程存在的問題勢在必行。

　　在進行高速焊接的復雜軌跡運動過程中，傳統的絲桿導軌伺服電機系統會在機構高速運行時導致焊接頭在復雜加工軌跡下出現過度加工、焊縫深寬比過大等問題，尤其是在倒角處，焊接頭的運動速度會降低，從而造成焊接過程的速度不穩定，導致激光加工能量密度分布不均，影響焊接效果的現象。

　　2 正運動技術解決方案

　　正運動技術的開放式激光振鏡運動控制器ZMC408SCAN-V22，憑借其高效穩定、開放易用以及振鏡控制、激光控制和軸控三合一的優勢，在激光振鏡焊接市場應用中占有一席之地。

圖1 系統拓撲圖

　　ZMC408SCAN-V22支持高速PSO、PWM、速度前瞻等功能，可確保激光加工軌跡平滑，提高產品品質和產能。當應用于高功率激光振鏡系統進行軟連接片的焊接時，ZMC408SCAN-V22可實現以每秒200-300毫秒的速度進行圓弧軌跡焊接，甚至在一些模組上應用于S形、螺旋曲線等復雜的激光加工軌跡，可完美規避傳統系統存在的問題。

　　3開放式激光振鏡運動控制器|產品介紹

　　獨立式激光振鏡運動控制器ZMC408SCAN-V22，集成激光控制、振鏡控制和總線軸/脈沖軸控制，幫助用戶實現高效精準的EtherCAT總線運動控制+激光振鏡解決方案。

圖2 ZMC408SCAN-V22

　　硬件特性如下：

　　l 可選6-64軸運動控制(脈沖+EtherCAT總線);

　　l 2路帶反饋激光振鏡接口、1路LASER和1路FIBER激光電源專用接口;

　　l 支持一維/二維/三維PSO功能，可做視覺飛拍、精密點膠和激光能量控制;

　　l 激光振鏡控制與運動控制相互融合，可靈活構建多軸聯動等方式的激光加工系統;

　　l 多維位置同步輸出PSO，板載24路通用輸入和20路通用輸出，其中4路高速色標鎖存，4路PSO和8路PWM輸出(圖3)。

　　非PSO焊接效果                                                        PSO焊接效果

圖3

　　4 開放式激光振鏡運動控制器|激光振鏡焊接應用解決方案

　　(1)系統架構(見圖4)

圖4 激光振鏡焊接系統架構

　　(2)工藝流程

　　采用示教編輯方式，自動生成加工軌跡，支持螺旋線，漸開線等焊接工藝曲線(圖5)。

圖5

　　操作流程如下：

　　①根據激光器類型及接線配置相應激光器參數;

　　②通過校正軟件校正振鏡畸變，保存校正參數;

　　③根據產品焊縫大小編輯對應的焊接軌跡與工藝;

　　④設置加工速度及延時工藝參數;

　　⑤觸發標刻、觀察檢測焊接效果并調整參數

　　(3)焊接效果圖(見圖6)

圖6 實際焊接效果圖

　　5 開放式激光振鏡運動控制器|激光振鏡焊接核心工藝

　　(1)螺旋線型軌跡(圖7)

　　在高能束焊接中，較大的焊縫深寬比是激光焊接的特點。當不希望焊縫深寬比過大時，例如，在進行電池模組連接片焊接時，通常要焊縫有更大的寬度(以新增載流面積)，降低焊縫深度(以使用更薄的電池極柱，獲得更大的電芯空間)采用螺旋線形軌跡焊接，通過光斑沿焊接方向高速旋轉運動，可以在不改變外光路條件的情況下，獲得不同焊縫的深寬比。

圖7

　　(2)激光功率控制(圖8)

　　激光焊接中功率(模擬量電壓、PWM調制)控制至關重要，其控制好壞直接影響加工效果。激光加工中的功率控制包括功率控制、功率與運動的同步控制兩方面內容，功率控制是指生成適當的控制信號控制激光器輸出所需功率，功率與運動的同步控制指功率緊跟加工位置或速度變化以保證一致的加工質量。

圖8

　　6 開放式激光振鏡運動控制器|激光振鏡焊接應用方案亮點

　　(1)振鏡軸與伺服軸聯動插補，提升激光加工效率;

　　(2)可根據激光器類型及接線配置自由調整相應激光器參數，使用靈活、便利;

　　(3)可設置加工速度和延時工藝參數，精準控制焊接過程，適應不同材料和焊接需求;

　　(4)支持C++、C#等多種開發方式，提供專用激光函數庫及應用案例，縮短系統開發周期;

　　(5)螺旋線形軌跡焊接功能：通過光斑沿焊接方向高速旋轉運動，實現不同焊縫深寬比，無需改變外光路條件。