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激光焊接過程監測視覺應用

時間:2022-05-20

激光焊接過程監測按成像光信號的采集角度可 以分為旁軸式和同軸式。旁軸式是以與激光束成一 定的角度、從焊接熔池的斜上方或一側提取反映焊接過程的信號;同軸式是從焊接熔池和小孔正上方、與激光束同軸線的方向上提取成像信號。根據有無照明光源?激光焊接過程視覺傳感又可分為主動式和被動式。主動式采用輔助照明光源對熔池和小孔進行 旁軸或同軸照明?而被動式以等離子體的輻射光為照明光或以熔池中液態金屬的輻射光為成像光信號。

 

旁軸式視覺傳感過程中?傳感器的定位安裝都比較方便、簡單?其圖像采集光路也非常簡單;常規的旁軸照明也比較簡單?但不能夠看清小孔的平面形狀是其最大的缺陷。另外旁旁軸視覺傳感器的安裝定位需要比較大的空間。

 

激光焊接過程同軸視覺傳感能夠從小孔的正上 方觀測小孔通過對采集到的熔池和小孔同軸視覺圖像的處理來監測和判斷焊接過程中的狀態。與旁軸 視覺傳感相比其具有結構緊湊、可與激光輸出鏡頭 集成在一起、占有空間小等諸多優點但是從激光束 中分離提取出同軸成像信號是其最大的技術難題。

 

  目前先進的光學器件制備技術可以使這個問題 得到有效地解決。對 NdYAG 等波長較短的固體激光一般在激光光路中放置分光鏡使來自熔池的光信號或激光束被反射偏離從而實現同軸成像信號和 激光束光路的分離;而對波長較長的 CO2激光一般通過聚焦反射鏡上的微孔使來自熔池的成像光信號透過而被提取出來,表征小孔深度的變化。這種處理方法具有很大的局 限性其處理結果受焊接條件和等離子體影響很大。

 

通過視覺傳感研究了工件焊透狀況、小孔隨焊接速度的變化以及熔深與小孔和熔池寬度的對應關系可以間接預測激光焊接質量。比如對比焊接過程中焊縫熔透狀態由 “未熔透”或“僅熔池透”變為“適度熔透(小孔穿透)”時小孔圖像變化的規律可為激光焊接過程熔深閉環控制提供理論依據。

 

 

來源:視覺傳感與焊接切割

 

 

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