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鋰電池激光焊接市場應(yīng)用背景

隨著國內(nèi)新能源汽車市場快速增長，其市場規(guī)模大、技術(shù)迭代快等特點，推動鋰電池制造設(shè)備更新與產(chǎn)能擴(kuò)張建設(shè)。目前，激光焊接成為鋰電池制造重要工藝環(huán)節(jié)。

鋰電池按形狀和封裝結(jié)構(gòu)通常分為以下三類：

其中46系大圓柱電池已進(jìn)入擴(kuò)產(chǎn)和產(chǎn)能爬坡階段，對集流盤、底殼等關(guān)鍵焊接工藝要求更高。

（圓柱電池正負(fù)極集流盤）

傳統(tǒng)電阻點焊，易導(dǎo)致虛焊、效率受限等問題；多激光頭串聯(lián)焊接方案受工位停留、機(jī)械定位和協(xié)同控制限制，難以滿足高速高精量產(chǎn)需求。

因此帶動高速轉(zhuǎn)塔飛行焊接設(shè)備需求增長，轉(zhuǎn)塔飛行焊接可減少設(shè)備空跑與停頓時間。

傳統(tǒng)圓柱電池激光焊接設(shè)備痛點

• 標(biāo)準(zhǔn)激光系統(tǒng)軟件操作復(fù)雜，產(chǎn)線非標(biāo)工藝需求難以快速響應(yīng)；

• PLC與激光振鏡卡獨立控制，高精度飛行激光焊接應(yīng)用軟件開發(fā)復(fù)雜；

• 轉(zhuǎn)塔走停間歇式焊接，效率低，產(chǎn)能提升受限。

正運動ZMC408SCAN在圓柱電池飛行焊接的應(yīng)用

正運動針對上述問題，特此開發(fā)了一款基于ZMC408SCAN激光振鏡運動控制器所拓展的圓柱電池飛行焊接解決方案，配合轉(zhuǎn)塔機(jī)構(gòu)，實現(xiàn)無接觸、在線飛行激光焊接，減少空跑停頓，提升節(jié)拍與焊接一致性。支持接入上下料運動軸控制。

適用于圓柱、方形等各類電池激光焊接場景，也可拓展應(yīng)用于其他激光焊接場景。

方案面向多軌跡飛行焊接、多角度同步跟隨的高重復(fù)定位要求，采用轉(zhuǎn)塔編碼器同步與多個工位角度θ和圓心半徑R動態(tài)補償算法，實時修正振鏡軌跡和出光位置，可解決高速旋轉(zhuǎn)運動下焊偏和焊接圖形畸變的問題。

（轉(zhuǎn)塔飛行激光焊接設(shè)備運行示意圖）

▌方案應(yīng)用價值

相比傳統(tǒng)平移式激光焊接產(chǎn)線，轉(zhuǎn)塔結(jié)構(gòu)更緊湊，可減少占地面積，提高空間利用率。

實時讀取編碼器數(shù)據(jù)，獲取轉(zhuǎn)塔位置與速度信息，實現(xiàn)高精度定位飛行激光焊接。

支持激光器功率自由配置，適應(yīng)不同材料和需求。

柔性適配強(qiáng)，支持快速換型、工藝調(diào)整、設(shè)備升級改造等需求，滿足新能源電池規(guī)?；a(chǎn)需求。

激光焊接生產(chǎn)良率可達(dá)≥99.5%，節(jié)拍可提升50%以上。

傳統(tǒng)方案轉(zhuǎn)塔停頓激光焊接時間軸

正運動方案轉(zhuǎn)塔飛行激光焊接時間軸

轉(zhuǎn)塔飛行激光焊接核心控制工藝

01 旋轉(zhuǎn)同步跟隨

通過正運動機(jī)械手正逆解算法，根據(jù)機(jī)構(gòu)參數(shù)快速建立同步關(guān)系，并實時讀取轉(zhuǎn)塔編碼器位置，對每個工位的角度θ和圓心半徑R進(jìn)行補償，計算出工位上產(chǎn)品中心位置，再驅(qū)動激光振鏡進(jìn)行高精度同步跟隨激光焊接。

（多工位角度θ和R焊接坐標(biāo)補償示意圖）

02  螺旋線型軌跡控制

（螺旋線型軌跡示意圖）

在高能束焊接中，激光焊接通常具有能量密度高、焊縫深寬比較大的特點。

當(dāng)不希望焊縫深寬比過大時，需采用螺旋線形軌跡焊接，激光振鏡通過X/Y高速偏轉(zhuǎn)使光斑沿主焊接軌跡方向做高速旋轉(zhuǎn)運動，可在不改變外光路條件下調(diào)節(jié)能量，獲得不同焊縫深寬比。

03 激光功率控制

激光焊接中功率(模擬量電壓、PWM調(diào)制)控制至關(guān)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(nèi)容，功率控制是指生成適當(dāng)?shù)目刂菩盘柨刂萍す馄鬏敵鏊韫β剩β逝c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(zhì)量。

方案配置（典型單轉(zhuǎn)塔單頭激光振鏡機(jī)型）

支持多種復(fù)雜工藝曲線

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。支持CAD導(dǎo)入，滿足不同鋰電池激光焊接定制化需求。

正運動轉(zhuǎn)塔飛行焊接系統(tǒng)操作流程

根據(jù)激光器類型及接線配置相應(yīng)激光器參數(shù)。

通過校正軟件校正振鏡畸變，保存校正參數(shù)。

配置轉(zhuǎn)塔參數(shù)，并校正轉(zhuǎn)塔圓心半徑R參數(shù)。

根據(jù)產(chǎn)品焊縫大小編輯對應(yīng)的焊接軌跡與工藝。

設(shè)置加工速度及延時工藝參數(shù)。

觸發(fā)標(biāo)刻、觀察檢測焊接效果并調(diào)整參數(shù)。

正運動在轉(zhuǎn)塔飛行焊接設(shè)備的運行效果

運行視頻請點擊→正運動轉(zhuǎn)塔飛行焊接解決方案

開放式激光振鏡運動控制器 ZMC408SCAN-V22

ZMC408SCAN-V22是一款高性能激光振鏡嵌入式控制器，集成激光、振鏡和總線軸/脈沖軸控制，具備多軸協(xié)調(diào)運動和高精度同步控制能力，能優(yōu)化激光加工工藝流程，提升加工效率、精度和品質(zhì)，助用戶構(gòu)建專屬高端激光加工系統(tǒng)，適用于大幅面聯(lián)動、多振鏡、多工位等激光加工場景。

• 激光器：專用激光器接口、可適配多種類型激光器；

• 掃描振鏡：XY2-100協(xié)議，支持3D與閉環(huán)反饋振鏡；

• 運控軸：4路脈沖軸接口和EtherCAT接口，可達(dá)64軸控制；

• 手輪：專屬手輪接口

• IO：24+8路輸入/16+8輸出；

• 模擬量：2AD、2DA（12bit），激光接口1路AD/DA(16bit)；

• 高速輸入輸出：4路高速色標(biāo)鎖存，8路高速PWM和4路硬件位置比較輸出PSO。

正運動技術(shù)專注于運動控制技術(shù)研究和通用運動控制軟硬件產(chǎn)品的研發(fā)，是國家級高新技術(shù)企業(yè)。正運動技術(shù)匯集了來自華為、中興等公司的優(yōu)秀人才，在堅持自主創(chuàng)新的同時，積極聯(lián)合各大高校協(xié)同運動控制基礎(chǔ)技術(shù)的研究。主要業(yè)務(wù)有：運動控制卡_運動控制器_EtherCAT運動控制卡_EtherCAT控制器_運動控制系統(tǒng)_視覺控制器__運動控制PLC_運動控制_機(jī)器人控制器_視覺定位_XPCIe/XPCI系列運動控制卡等等。