飛行焊技術(shù)是焊接機(jī)器人與激光振鏡協(xié)同作業(yè)的革命性工藝，通過兩者的實(shí)時(shí)軌跡同步，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)焊接無法企及的高速、高精度與靈活性。這一技術(shù)的核心在于 “動態(tài)協(xié)同”—— 機(jī)器人負(fù)責(zé)宏觀位置移動，振鏡則通過超高速光束掃描完成微觀軌跡控制，兩者在毫秒級時(shí)間尺度內(nèi)實(shí)現(xiàn)空間路徑的無縫銜接。
一、技術(shù)原理與核心組件
激光振鏡的 “微觀舞者” 角色
振鏡內(nèi)部的雙反射鏡(X/Y 軸)由音圈電機(jī)驅(qū)動，可在 0.1 毫秒內(nèi)完成角度調(diào)整，實(shí)現(xiàn)激光光斑在工件表面的超高速掃描。例如，新耐視的 NewScan-3D 振鏡焊接頭支持7000mm/s的光斑移動速度，配合0.001mm的定位精度，可在 30ms 內(nèi)完成全幅面軌跡切換。
技術(shù)突破：通過雙楔形擺動模塊，振鏡可生成螺旋線式焊縫，補(bǔ)償零件波動與夾具誤差，使激光束在焊接過程中動態(tài)調(diào)整方向。
焊接機(jī)器人的 “宏觀導(dǎo)航” 功能
機(jī)器人(如遨博協(xié)作機(jī)器人)承擔(dān)整體空間定位任務(wù)，其重復(fù)定位精度可達(dá)±0.02mm，并通過離線編程或拖拽示教預(yù)設(shè)大范圍運(yùn)動軌跡。例如，在汽車白車身焊接中，機(jī)器人帶動振鏡焊接頭在車門、側(cè)圍等復(fù)雜曲面上方移動，同時(shí)振鏡完成局部焊點(diǎn)的高速掃描。
協(xié)同機(jī)制：機(jī)器人與振鏡通過實(shí)時(shí)觸發(fā)器同步運(yùn)動指令，確保兩者在空間路徑上的嚴(yán)格匹配。例如，當(dāng)機(jī)器人移動至某一位置時(shí)，振鏡立即啟動對應(yīng)的掃描模式，實(shí)現(xiàn) “邊移動邊焊接” 的連續(xù)作業(yè)。
智能控制系統(tǒng)的 “大腦” 作用
控制系統(tǒng)集成了路徑規(guī)劃算法與實(shí)時(shí)反饋機(jī)制：
路徑規(guī)劃：基于 CAD 模型或三維掃描數(shù)據(jù)，生成機(jī)器人運(yùn)動軌跡與振鏡掃描圖案的聯(lián)合指令。例如，大族激光的飛行焊系統(tǒng)通過專業(yè)圖形處理軟件，實(shí)現(xiàn)三維空間瞬時(shí)多軌跡焊接。
實(shí)時(shí)補(bǔ)償：NewOCT 熔深監(jiān)測系統(tǒng)通過光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)，實(shí)時(shí)測量焊縫深度，發(fā)現(xiàn)虛焊時(shí)立即觸發(fā)補(bǔ)焊指令，檢測精度達(dá)0.1mm，準(zhǔn)確率 100%。
二、技術(shù)優(yōu)勢與行業(yè)應(yīng)用
效率躍升
速度對比：飛行焊的焊接速度可達(dá)傳統(tǒng)激光焊的3-5 倍。例如，在動力電池極柱焊接中，傳統(tǒng)點(diǎn)焊需逐個定位，而飛行焊通過振鏡掃描實(shí)現(xiàn)連續(xù)焊接，單工位產(chǎn)能提升 50%。
時(shí)間壓縮：振鏡的超高速光斑切換(30ms / 點(diǎn))消除了機(jī)器人移動的空程時(shí)間。例如，在汽車座椅板焊接中，飛行焊將定位時(shí)間從傳統(tǒng)工藝的 2 秒 / 點(diǎn)縮短至 0.03 秒 / 點(diǎn)。
精度與柔性突破
復(fù)雜軌跡：振鏡可生成任意二維圖形(如圓形、矩形、曲線)，配合機(jī)器人的三維移動，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的焊接。例如，貴州永紅航空的鈦合金結(jié)構(gòu)焊接中，飛行焊通過動態(tài)光斑調(diào)整，解決了薄壁熔蝕與焊縫脆化問題。
自適應(yīng)補(bǔ)償：創(chuàng)想智控的焊縫跟蹤系統(tǒng)通過視覺傳感器實(shí)時(shí)檢測工件偏差，驅(qū)動機(jī)器人與振鏡進(jìn)行 XYZ 三向軌跡修正，補(bǔ)償精度達(dá)±0.05mm
行業(yè)應(yīng)用場景
新能源汽車：動力電池防爆閥、極柱、Busbar 焊接;電機(jī)電驅(qū) Hair-pin 繞組焊接;車身四門、側(cè)圍、底板的三維焊接。
航空航天：鈦合金蜂窩壁板焊接(如 C919 機(jī)身);發(fā)動機(jī)葉片修復(fù)。
電子制造：手機(jī)屏蔽罩、微型連接器的精密點(diǎn)焊。
三、技術(shù)挑戰(zhàn)與前沿探索
系統(tǒng)集成難題
動態(tài)同步誤差：機(jī)器人與振鏡的運(yùn)動響應(yīng)延遲需控制在50μs以內(nèi)，否則會導(dǎo)致焊縫錯位。解決方案包括：
硬件同步：采用光纖通信實(shí)現(xiàn)納秒級信號傳輸。
算法優(yōu)化：基于卡爾曼濾波的預(yù)測控制，提前補(bǔ)償運(yùn)動滯后。
光學(xué)畸變：長距離傳輸(>500mm)的激光束可能因空氣擾動或鏡片熱變形產(chǎn)生焦點(diǎn)偏移。新耐視通過Z 軸電動鏡頭實(shí)時(shí)調(diào)整焦距，補(bǔ)償范圍達(dá) ±5mm。
成本與維護(hù)瓶頸
設(shè)備成本：飛行焊系統(tǒng)(含激光器、振鏡、機(jī)器人)價(jià)格約200-500 萬元，是傳統(tǒng)焊接設(shè)備的 3-5 倍。
維護(hù)需求：振鏡鏡片需定期清潔(每 200 小時(shí))，激光器功率衰減需動態(tài)校準(zhǔn)(每 500 小時(shí))。
前沿技術(shù)融合
AI 驅(qū)動：金橙子的激光焊接振鏡系統(tǒng)引入深度學(xué)習(xí)算法，通過歷史焊接數(shù)據(jù)優(yōu)化工藝參數(shù)，減少人工調(diào)試時(shí)間。
多軸聯(lián)動：五軸振鏡系統(tǒng)(如德國 SCANLAB)可實(shí)現(xiàn)異形孔加工，但成本高昂，目前僅在航空航天領(lǐng)域試用。
綠色制造：超高速激光熔覆技術(shù)(>10m/s)結(jié)合飛行焊，可大幅降低熱輸入，減少材料變形。
四、典型案例與產(chǎn)業(yè)影響
新能源汽車領(lǐng)域
寧德時(shí)代：采用新耐視的 NewScan-3D 焊接頭，實(shí)現(xiàn)動力電池極柱焊接效率提升 50%，不良率從 0.3% 降至 0.05%。
比亞迪：在電機(jī)電驅(qū)產(chǎn)線部署飛行焊系統(tǒng)，扁線電機(jī)定子焊接時(shí)間從傳統(tǒng)工藝的 45 秒 / 件縮短至 27 秒 / 件。
航空航天領(lǐng)域
南京先進(jìn)激光技術(shù)研究院：在 C919 機(jī)身壁板焊接中，飛行焊技術(shù)實(shí)現(xiàn)鈦合金焊縫的90% 焊合率，較傳統(tǒng)釬焊提升 40%。
航天科工三院：國產(chǎn)萬瓦級智能激光焊接裝備通過飛行焊技術(shù)，解決了飛航武器復(fù)雜構(gòu)件的路徑規(guī)劃難題，加工周期縮短 50%。
五、未來趨勢
智能化升級：基于數(shù)字孿生的虛擬調(diào)試系統(tǒng)將成為主流，通過實(shí)時(shí)仿真優(yōu)化焊接路徑，減少物理試錯成本。
輕量化與小型化：MEMS 振鏡(如 Kulicke & Soffa 的微型振鏡)將推動飛行焊向消費(fèi)電子、醫(yī)療設(shè)備等領(lǐng)域滲透。
多技術(shù)融合：飛行焊與電弧復(fù)合焊、攪拌摩擦焊等工藝結(jié)合，形成 “混合制造” 新模式，拓展材料適用性(如鋁 - 鋼異種金屬焊接)。
飛行焊技術(shù)的出現(xiàn)，標(biāo)志著焊接工藝從 “單點(diǎn)作業(yè)” 向 “全局協(xié)同” 的范式轉(zhuǎn)變。隨著硬件成本下降與算法優(yōu)化，這一技術(shù)將在高端制造領(lǐng)域持續(xù)釋放潛力，成為推動工業(yè) 4.0 進(jìn)程的關(guān)鍵力量。
