智能化激光焊接設(shè)備的控制

    對(duì)于激光深熔焊而言，利用光學(xué)傳感器檢測(cè)焊接過程中的等離子體和反射激光的信號(hào)特征是一種簡(jiǎn)單而有效的實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接過程的方法。目前，利用光電管檢測(cè)焊接過程中的等離子體或反射光的方法主要從工件側(cè)面或與激光同軸兩個(gè)方向進(jìn)行。至于光學(xué)傳感器的選擇，有三種不同波段的傳感器可用于激光焊接過程檢測(cè)。如紫外波段的傳感器用于CO2激光焊接時(shí)的等離子體檢測(cè)，可見光波段的傳感器用于CO2和Nd：YAG激光焊接過程等離子體或金屬蒸汽羽焰的檢測(cè)，紅外波段用于Nd：YAG激光焊接的檢測(cè)。到目前為北，檢測(cè)到的光學(xué)信號(hào)與激光焊接參數(shù)，如焦點(diǎn)位置的關(guān)系已有很好的研究成果并被應(yīng)用；另外利用光學(xué)傳感器對(duì)激光焊接過程中產(chǎn)生的缺陷，如燒穿、孔洞或駝峰狀表面缺陷的檢測(cè)也有相關(guān)報(bào)道。
    激光焊接監(jiān)控自動(dòng)化的關(guān)鍵之一是熔池的實(shí)時(shí)監(jiān)視，因此，跟蹤傳感器的選擇成為了一個(gè)至關(guān)重要的前提。在所有傳感器中，光學(xué)傳感器以其靈敏度和測(cè)量精度高，動(dòng)態(tài)特性好，于工件無接觸及包含的信息量大等特點(diǎn)，成為發(fā)展得最快的跟蹤傳感器，而CCD(Charge-coupled Device電荷耦合裝置)集成光學(xué)器件的應(yīng)用又使得光學(xué)傳感器上升到了視頻傳感的新高度。激光焊接的優(yōu)點(diǎn)之一是焊接速度快，薄板的焊接速度可達(dá)10m／min以上，在高速連續(xù)的焊接過程中，如果出現(xiàn)焊接缺陷，將在極短的時(shí)間內(nèi)造成大量的廢品。實(shí)現(xiàn)在線的激光焊接質(zhì)量監(jiān)測(cè)是保證質(zhì)量的十分重要的環(huán)節(jié)，華中科技大學(xué)設(shè)計(jì)的信號(hào)處理及反饋控制系統(tǒng)通過將聲、光傳感器所采取的信號(hào)放大、濾波、雙限比較后進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號(hào)由微機(jī)進(jìn)行處理等，對(duì)激光輸出功率、焊接速度、離焦量等工藝參數(shù)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)最佳工藝數(shù)。解決熔透問題，基本前提是對(duì)激光焊接過程進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和控制，提取激光焊接的特征信號(hào)。近十年來，國(guó)內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)主要針對(duì)焊接過程中光致等離子體產(chǎn)生的聲、光、電、熱等信息進(jìn)行提取，并分析處理，尋找特征信號(hào)。在填絲激光焊接時(shí)，激光填絲焊對(duì)接間隙寬度是主要的參數(shù)，為了保證縫全長(zhǎng)都取得良好均勻的成形，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的激光填絲激光焊，開發(fā)了高精度對(duì)縫間隙檢測(cè)傳感器以從高質(zhì)量送絲控制系統(tǒng)