[發明專利]激光點焊監測方法及監測裝置

有效

• 申請號: 201310099852.6
• 申請日: 2013-03-26
• 公開（公告）號: CN104070292A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 文效忠;盧光銓;陳清遠;鄭嘉慶
• 申請（專利權）人: 香港理工大學
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;B23K26/22
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛

技術領域

本發明涉及激光點焊技術，更具體地說，涉及一種激光點焊監測方法及監測裝置。

背景技術

激光點焊是一種新型的焊接技術，通過連續或者脈沖激光束加熱待焊接物件的表面，表面熱量通過熱傳導擴散到內部，進而熔化待焊接物件，形成熔池（weld?pool），并利用熔池將待焊接的物件與其他物件焊接在一起。（請確認對不對）在點焊的過程中需要對形成的熔池的質量進行監控，現有的監控方法是通過高速攝像機（拍攝速度在每秒200000幀以上）對熔池進行拍攝，然后通過圖像處理來確定熔池的形成質量。然而這種方法需要使用成本高昂的高速攝像機；此外使用這種方法僅僅從熔池的圖像分析熔池的相關信息，往往不能全面反映出激光點焊的質量，很難令激光點焊的質量最佳化。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有激光點焊監測技術的成本高和不能全面反映出激光點焊質量的缺陷，提供一種激光點焊監測方法和監測系統以克服上述缺陷。

本發明提供的激光點焊監測方法，包括以下步驟：

在激光點焊的過程中，收集熔池的輻射信號；

對收集的輻射信號進行帶通過濾，獲得帶通信號；以去除輻射信號中的低頻直流成分和高頻噪聲成分；

對帶通信號進行快速傅立葉轉換，獲得熔池特征信號；

若熔池特征信號中包括點焊特征頻率峰，則輸出點焊成功信號；否則輸出點焊失敗信號。

本發明的激光點焊監測方法，在對帶通信號進行快速傅立葉轉換后進行歸一化功率譜轉換。

本發明的激光點焊監測方法還包括：

在激光點焊完成后，收集熔池的冷卻信號；

截取冷卻信號中熔池開始冷卻至冷卻結束的信號區間，獲得熔池冷卻時間；

當熔池冷卻時間處于點焊特征冷卻區間時，輸出點焊功率匹配信號；否則輸出點焊功率異常信號。

本發明的激光點焊監測方法，其中收集熔池的輻射信號的步驟包括：

使用光纖將熔池在點焊過程中輻射出來的信號耦合至信號檢測器，以獲得熔池的輻射信號。

本發明的激光點焊監測方法，其中收集熔池的冷卻信號包括：

使用光纖將熔池在點焊結束后輻射出來的信號耦合至信號檢測器，以獲得熔池的冷卻信號。

本發明的激光點焊監測方法，點焊特征冷卻區間為6毫秒至10毫秒。

本發明的激光點焊監測方法，點焊特征冷卻區間為7毫秒至9毫秒。

本發明還提供一種激光點焊監測系統，包括：

第一信號收集器，用于在激光點焊的過程中，收集熔池的輻射信號；

帶通濾波器，用于對收集的輻射信號進行帶通過濾，獲得帶通信號；以去除輻射信號中的低頻直流成分和高頻噪聲成分；

快速傅立葉轉換器，用于對帶通信號進行快速傅立葉轉換，獲得熔池特征信號；

第一信號輸出器，用于在熔池特征信號中包括點焊特征頻率峰時，輸出點焊成功信號；否則輸出點焊失敗信號；

第一信號收集器，帶通濾波器，快速傅立葉轉換器，第一信號輸出器依次連接。

本發明的激光點焊監測系統，還包括歸一化功率譜轉換器，用于在帶通信號進行快速傅立葉轉換后，將信號進行歸一化功率譜轉換；歸一化功率譜轉換器連接在快速傅立葉轉換器，第一信號輸出器之間的。

本發明的激光點焊監測系統，還包括：

第二信號收集器，用于在激光點焊完成后，收集熔池的冷卻信號；

冷卻信號分析器，用于截取冷卻信號中熔池開始冷卻至冷卻結束的信號區間，獲得熔池冷卻時間；

第二信號輸出器，用于當熔池冷卻時間處于點焊特征冷卻區間時，輸出點焊功率匹配信號；否則輸出點焊功率異常信號；

第二信號收集器、冷卻信號分析器、第二信號輸出器依次連接。

本發明的激光點焊監測系統，其中第一信號收集器包括用于采集熔池在點焊過程中輻射出來的信號的光纖，以及與光纖耦合，用于獲得熔池的輻射信號的第一信號檢測器。

本發明的激光點焊監測系統，其中第二信號收集器包括用于采集熔池在點焊結束后輻射出來的信號的光纖，以及與光纖耦合，用于獲得熔池的冷卻信號的第二信號檢測器。

本發明的激光點焊監測系統，點焊特征冷卻區間為6毫秒至10毫秒。

本發明的激光點焊監測系統，點焊特征冷卻區間為7毫秒至9毫秒。