智能化激光焊接設(shè)備的控制

    對于激光深熔焊而言，利用光學(xué)傳感器檢測焊接過程中的等離子體和反射激光的信號特征是一種簡單而有效的實時檢測焊接過程的方法。目前，利用光電管檢測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。如紫外波段的傳感器用于CO2激光焊接時的等離子體檢測，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，紅外波段用于Nd：YAG激光焊接的檢測。到目前為北，檢測到的光學(xué)信號與激光焊接參數(shù)，如焦點位置的關(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也有相關(guān)報道。
    激光焊接監(jiān)控自動化的關(guān)鍵之一是熔池的實時監(jiān)視，因此，跟蹤傳感器的選擇成為了一個至關(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量精度高，動態(tài)特性好，于工件無接觸及包含的信息量大等特點，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，將在極短的時間內(nèi)造成大量的廢品。實現(xiàn)在線的激光焊接質(zhì)量監(jiān)測是保證質(zhì)量的十分重要的環(huán)節(jié)，華中科技大學(xué)設(shè)計的信號處理及反饋控制系統(tǒng)通過將聲、光傳感器所采取的信號放大、濾波、雙限比較后進(jìn)行A／D轉(zhuǎn)換，再將數(shù)字信號由微機(jī)進(jìn)行處理等，對激光輸出功率、焊接速度、離焦量等工藝參數(shù)進(jìn)行控制實現(xiàn)最佳工藝數(shù)。解決熔透問題，基本前提是對激光焊接過程進(jìn)行實時檢測和控制，提取激光焊接的特征信號。近十年來，國內(nèi)外的研究機(jī)構(gòu)主要針對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。在填絲激光焊接時，激光填絲焊對接間隙寬度是主要的參數(shù)，為了保證縫全長都取得良好均勻的成形，實現(xiàn)高質(zhì)量的激光填絲激光焊，開發(fā)了高精度對縫間隙檢測傳感器以從高質(zhì)量送絲控制系統(tǒng)