激光焊接熔透过程同轴光信号检测

高功率激光焊接过程中，熔透是保证焊缝质量的前提。实现焊接熔透控制首先要提取出焊接熔透过程中的特征信号。本文针对激光焊接过程中的等离子体光信号检测，设计了同轴光信号检测传感器。在平板、斜板以及阶梯板焊接实验中，得出了不同熔透状态下，同轴光信号的变化规律。     

激光焊接过程实时监测

在利用小波变换对拾取的激光焊接等离子体的AE(AcousticEmission)信号进行分析的基础上 ,对小波分解后得到的细节信号作进一步处理。在此基础上提取的曲线很好地反映了激光焊接过程的状态变化 ,能够快速地检测到焊接缺陷 ,这说明应用曲线实现激光焊接质量控制是可行的。     

波形控制激光功率负反馈YAG激光焊接机的设计及其应用

摘要：为了提高激光焊接机激光输出的能量稳定度,在焊接机研究设计中采用了在输出端加激光功率检测装置并将其实时信号反馈到控制端,形成一个闭环控制系统的控制方法,进一步提出了在激光功率负反馈信号中加入相位补偿信号以达到提高激光能量控制精度的目的。同时,在激光焊接机软件设计上加入了激光能量波形控制功能,以拓宽激光焊接加工的应用领域。实验结果表明,与传统的激光电流负反馈的能量波动为8%以上相比,采用功率负反馈可使激光能量波动控制在3%以内;通过一个焊接实例说明了选择激光功率波形,可以改善焊接质量。     

波形控制功率负反馈YAG激光焊接机的设计

为了提高激光焊接机激光输出的能量稳定度,采用了在输出端加激光功率检测装置并将其实时信号反馈到控制端,形成一个闭环控制系统的控制方法,进一步提出了在激光功率负反馈信号中加入相位补偿信号以达到提高激光能量控制精度的目的.同时,在激光焊接机软件设计上加入了激光能量波形控制功能,以拓宽激光焊接加工的应用领域.与传统的激光电流负反馈的能量波动为8%以上相比,采用功率负反馈可使激光能量波动控制在3%以内.实验结果表明,选择激光功率波形,可以改善焊接质量.     

激光焊接过程多传感器在线检测系统的设计

为了提高激光焊接质量实时检测的可靠性,采用虚拟仪器平台LabVIEW搭建了多通道信号采集和分析系统,同时检测激光焊接过程中与焊接质量密切相关的可听声(20Hz~20kHz)、等离子体蓝紫光(400nm~500nm)、红外辐射(1200nm~1600nm)等3路信号。采用数字信号处理手段分析了3路检测信号的相关性,发现两路光信号变化完全同步,而声信号在时间上滞后于两路光信号,滞后时间等于声音传播所需要的时间,验证了所采集3路信号的有效性;并通过实例证明了采用多传感器检测在可靠性方面的优势。实验结果表明,采用多传感器检测与进一步的信息融合是实现激光焊接过程实时监测的发展方向。     

基于脉冲红外热成像技术的锂电池端盖焊接质量检测

锂电池端盖作为保障锂电池安全的关键部件，端盖是一种铝制的薄片，采用激光焊接工艺，焊接过程中容易造成焊穿孔、断焊、虚焊的现象，目前主要依靠目视检测、可见光图像检测，但上述检测方式不能检测出虚焊问题。本文使用脉冲红外热成像技术对激光焊接进行检测，制作了焊接率为100%、50%、33%、25%共4个试件，采用信号重建方法可以消除试件表面不匀的影响，一阶导图像可以看到焊接区域，焊接率越大，焊接区域亮斑越大；对图像进行二值分割，结果表明激光焊接率和检测面积成正相关线性关系，验证了脉冲红外热成像技术对锂电池端盖焊接质量检测的有效性，为锂电池端盖焊接质量检测提供了一种新方法。     

YAG激光焊接等离子体电信号检测与焊接模式分析

激光等离子体中包含了反映激光焊接过程特征的信息。利用激光等离子体光电信号同步检测系统,检测激光等离子体的光电信号并进行光电信号的对比分析,阐明了电信号与等离子体温度之间的关系;对A304不锈钢、430不锈钢、碳钢Q235等材料的激光表面自熔焊接过程的等离子体电信号进行了实时检测及概率密度分布分析,对深熔焊特征最明显的A304不锈钢进行了电信号概率密度分布的标准差分析。研究结果表明:利用激光等离子体电信号能够实时反映激光焊接等离子体的温度变化的特点,可以根据激光等离子体电信号概率密度分布来分析激光焊接模式的特点,进一步的标准差分析法可以判断A304不锈钢激光焊接的模式。     

激光焊接质量的实时诊断和控制

综述了可用于激光焊接质量实时诊断的各种传感信号，详细描述了激光焊接质量实时诊断和控制技术的发展进程。     

奥氏体不锈钢光纤激光同轴保护焊接的实时监测

采用光纤激光同轴保护焊接奥氏体不锈钢,利用激光焊接监测系统同步采集焊接过程中的光信号数据,并结合羽辉的形貌研究不同焊接条件对焊缝成形及光信号强度的影响规律。研究结果表明,光信号强度随着激光功率的增加逐渐增大。当离焦量从-6mm变化到6mm时,光信号强度先减小后增大。光信号变化可反映焊缝熔深的变化,可用于检测搭接间隙和焊缝位置变化引起的焊缝缺陷。通过P信号数据可判断焊接质量异常区的准确位置,焊接过程中光信号的强度同羽辉体积正相关。     

脉冲激光焊接钛合金薄板的熔池深度预测

激光焊接过程产生的焊斑熔深直接影响焊接质量。激光焊接过程复杂,影响因素众多,许多参数难以量化。以TC4钛合金薄板为实验样品进行脉冲激光焊接实验。通过声波频谱减法对采样的声频信号进行降噪处理,并分析了声频信号的时域和频域特征,找到了声频信号和焊斑熔深的关系。采用径向基函数神经网络对钛合金薄板焊接过程的焊斑熔深进行预测。神经网络以声压强偏差、频带功率、激光功率和焊接速度作为输入。实验证明,在不同激光功率下该方法可准确预测焊斑熔深。     

激光焊接缺陷声信号的小波分析

利用小波变换对拾取的激光焊接等离子体的 AE信号进行分析 ,通过对比激光焊接的稳定过程及出现间隙、错边缺陷时的 AE信号 ,发现信号的低频分量在缺陷发生时幅值较正常稳定焊接时有较明显的下降 ;AE信号在 156 2～ 6 2 50 Hz频段部分的能量也存在类似现象。利用小波分解技术能够将信号划分到不同的频带范围这一特性 ,可以实现 AE信号的信息分离 ,从而能够提取AE信号的特征信息 ,进而实现对激光焊接的过程控制。     

基于多传感器融合的激光焊接熔透状态的识别

为实现对激光焊接过程中常出现的不同熔透状态的实时辨识,使用多种传感器采集焊接过程中的可听声、蓝紫光和红外辐射信号,并提取了反映熔透状态的6个信号特征。基于特征级的多传感器信息融合技术,采用模拟退火算法对信号特征进行组合优化和关联融合,确定了反映融合规则的“特征融合系数”,并以BP网络为框架构建识别熔透状态的模式分类器。研究结果表明,通过样本训练和信号特征优化组合,所构建的模式分类器对“过熔透”、“完全熔透”、“不稳定熔透”和“未熔透”等四种熔透状态的辨识准确率达到88%以上。从而提供了一种有效的激光焊接质量在线检测方法。     

激光深熔焊焊缝的熔透性监测研究

随着激光焊接在国防工业中的应用越来越广泛，焊接质量的监测和控制逐步成为一项重要的研究内容，而焊缝的熔透性控制是其中最重要的参数之一，特别对于一些密封件而言。通过对伴随激光深熔焊接所存在的光致等离子体的蓝紫光信号相对强度的监测，以判断焊缝的熔透性。利用信号监测系统，在焊接时采集光致等离子体蓝紫光的强度作为原始分析信号，通过对数据的分析和处理，以及大量的实验结果与数据分析结果的对比，寻求信号与焊缝熔透性的关系。研究结果表明，焊缝的熔透性与光致等离子体光信号的累积强度有对应关系，当焊缝全部熔透时，光信号稳定性非常好，而一旦焊缝处于未熔透或熔透性差时，光信号会产生极大的波动。     

光学传感器对水下Nd:YAG深熔激光焊接过程检测的研究

水下激光焊接是一种用于核电站堆芯构件和压力容器的关键维修技术,本文对水下激光焊接产生的红外光辐射信号与焊接质量的关系进行了研究。实验结果表明,当工件表面的水深超过3mm时,一种蓝色的非金属等离子体将形成并对激光产生强烈的衰减,焊缝的熔深不到正常焊接条件下的1/20。利用气体喷嘴在工件表面形成局部于燥空间,研究了不同喷嘴直径、气体流量条件下光信号和焊缝质量的关系,得到了光信号的波动幅值与局部干燥空间的合适保护条件的关系。     

大功率Nd:YAG激光深熔焊接过程中同轴辐射光的采集

同轴信息监测是一种直接对熔池和小孔进行监测的方法。本文介绍了激光深熔焊接过程中 ,同轴信号的采集原理和光路设计 ,利用同轴信息采集光路的激光焊接镜头采集了大功率Nd :YAG激光焊接过程中辐射的同轴光信号。对Q2 35钢激光深熔焊接过程中 ,从焊接熔池和等离子体中辐射的同轴光谱曲线是以连续谱为背景谱 ,当焊接参数的变化时 ,同轴辐射光的相对光强发生变化 ,而其与波长的对应关系没有变化。在激光深熔点焊过程中同时采集了同轴和水平辐射的光强信息 ,对比发现二者具有不同的峰值波长 ,并且在 5 5 0nm～ 5 80nm的波段内 ,二者的相对强度对比明显