[發明專利]基于聲光信號監測的雙光束激光焊接過程缺陷控制方法

有效

• 申請號: 201710003780.9
• 申請日: 2017-01-04
• 公開（公告）號: CN108375581B
• 公開（公告）日: 2020-08-04
• 發明（設計）人: 馬旭頤;段愛琴;蘆偉;楊璟;鞏水利
• 申請（專利權）人: 中國航空制造技術研究院
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G01N29/04;G01B11/00;G01B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.基于聲光信號監測的雙光束激光焊接過程缺陷控制方法，其特征在于，首先采用過程監測手段對T型接頭雙光束激光焊接過程不穩定過程的聲光信號特征進行分析，通過采集焊接過程的聲光信號特征，獲取焊接過程中的不穩定過程的聲光信號特征信息，將上述不穩定過程的聲光信號特征信息與已獲取的焊接過程中的無不穩定過程的聲光信號特征信息進行實時比對，識別并記錄不穩定過程聲光信號特征的位置及特征信息，從而獲得缺陷特征信號的位置和特征信息，根據缺陷特征信號的位置和特征信息調整工藝參數并對缺陷位置進行局部修復，實現對焊接過程缺陷的控制；

其中，具體的實現過程為：

第一步、未熔合缺陷特征信號的識別：

采集并記錄激光焊接過程中不同位置金屬蒸汽或等離子體的藍紫光信號、聲波信號的信號特征；

第二步、建立焊接缺陷、特征信號與工藝參數匹配關系：

激光焊接完成后，分別截取試板縱、橫截面A1和A2確定并測量未熔合缺陷在試板中所處位置、尺寸的特征值，獲得對應于未熔合缺陷位置所記錄的聲光信號特征數值I1′和I2′，對比無未熔合缺陷時的聲光信號數值I1及I2，得出激光焊接產生未熔合缺陷時對應的聲光信號閾值It1以及It2，并建立未熔合缺陷位置、尺寸與聲光信號特征數值的強度值之間的對應關系，即I1′＞It1或I1′＜It1，I2′＞It2或者I2′＜It2，進而獲得焊接缺陷、特征信號與工藝參數的匹配關系，當聲光信號特征數值I′超出閾值范圍，即認定焊縫中出現了未熔合缺陷，根據聲光信號特征的強度值確定焊接缺陷的尺寸，根據未熔合缺陷特征信號數值所處的時間軸確定缺陷位置，同時獲得此缺陷出現時的焊接參數；

第三步、出現未熔合缺陷的特征信號判定，識別缺陷位置信息：

對超出閾值的信號進行報警并標記其坐標位置，焊接結束后，對超出閾值范圍的聲光信號特征值進行分析，根據已獲得的焊接缺陷、特征信號與工藝參數的匹配關系識別并確定出未熔合缺陷的在焊縫中的位置坐標及尺寸；

第四步、通過補焊途徑修復未熔合缺陷：

在判斷出未熔合缺陷在焊縫中所處的位置及尺寸信息后，參照焊接缺陷與工藝參數的匹配關系，對激光焊接參數進行相應的調整，使用該參數在相應位置進行激光焊接補焊，從而達到修復未熔合缺陷的目的。

2.根據權利要求1所述的基于聲光信號監測的雙光束激光焊接過程缺陷控制方法，其特征在于，所述聲光信號為金屬蒸汽/等離子體的藍紫光信號、聲波信號。

3.根據權利要求1所述的基于聲光信號監測的雙光束激光焊接過程缺陷控制方法，其特征在于，所述方法的具體操作步驟為：

第一步、缺陷特征信號的識別：

分別將可聽聲、紅外及藍紫光采集裝置安裝于激光頭上，與激光入射面處于同一平面，距離焊縫150mm，在焊接試板上標記位置信息，采集并記錄T型接頭雙光束激光焊接過程中不同位置金屬蒸汽/等離子體的藍紫光信號、聲波信號的信號特征；

第二步、建立焊接缺陷、特征信號與工藝參數匹配關系：

針對特定材料、特定規格的試板，采用不同焊接參數對T型接頭試板進行雙光束激光焊接，焊接完成后，分別截取試板縱、橫截面A1和A2確定并測量未熔合缺陷在試板中所處位置P和尺寸S得特征值，橫向、縱向以及筋條方向的相對位置分別記為P1、P2、P3，獲得對應缺陷位置所記錄的聲光信號特征數值I1′和I2′，對比無未熔合缺陷時的聲光信號特征數值I1及I2，得出雙光束激光焊接產生未熔合缺陷時對應的聲光信號特征閾值It1以及It2，并建立未熔合缺陷位置、尺寸與信號特征數值的強度值之間的對應關系，即I1′＞It1或I1′＜It1，I2′＞It2或者I2′＜It2，進而獲得焊接缺陷、特征信號與工藝參數的匹配關系，當聲光信號特征數值I′超出閾值范圍即認定焊縫中出現了未熔合缺陷，根據信號特征數值的強度值確定焊接缺陷的尺寸，根據未熔合缺陷特征信號數值所處的時間軸確定缺陷位置，同時獲得此缺陷出現時的焊接參數；

第三步、出現未熔合缺陷的特征信號判定，識別缺陷位置信息：

采用雙光束激光焊接T型接頭試板時，同步記錄焊接過程中的聲光信號特征數值I1′和I2′，對超出閾值范圍的信號進行報警并標記其坐標位置P1′、P2′、P3′，焊接結束后，對超出閾值范圍的聲光信號特征數值進行分析，根據已獲得的焊接缺陷、特征信號與工藝參數的匹配關系識別并確定出未熔合缺陷的在焊縫中的位置坐標P1′、P2′、P3′及尺寸S′信息；

第四步、通過補焊途徑修復未熔合缺陷：

在判斷出未熔合缺陷在焊縫中所處位置及尺寸信息后，參照焊接缺陷與工藝參數的匹配關系，對激光焊接參數進行相應的調整，隨后，使用該參數在相應位置進行激光焊接補焊，從而達到修復未熔合缺陷的目的，補焊過程中同步記錄聲光信號，與無未熔合缺陷信號進行比對，使其不超出無未熔合缺陷時聲光信號特征閾值。