[發(fā)明專利]一種基于光譜信息的激光焊接缺陷的在線診斷方法

有效

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• 申請日: 2017-05-22
• 公開（公告）號: CN107160048B
• 公開（公告）日: 2018-10-02
• 發(fā)明（設計）人: 陳波;檀財旺;陳遠航;楊凱;姚永臻;馮吉才
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學（威海）
• 主分類號: B23K26/70
• 分類號: B23K26/70;G01N21/25;B23K26/26
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

本發(fā)明提出一種基于光譜信息的激光焊接缺陷的在線診斷方法，包括以下步驟：調整光纖探頭的位置；采集光致等離子體信息以確定特征譜線；利用特征譜線計算光致等離子體的電子溫度以獲得電子溫度時域圖；根據待焊件的材料及尺寸，用不同的焊接參數焊接，選擇使電子溫度時域變化的標準差最小的參數為最優(yōu)焊接參數；在上述參數下對N個待焊件進行焊接以獲得N個電子溫度時域圖，進而獲得SPC控制圖；根據實際情況調整焊接參數，對待焊件進行焊接得到電子溫度時域圖記做測試時域圖；將測試時域圖實時繪入SPC控制圖中，通過判斷測試時域圖中的各點是否超出SPC控制圖的上下界限來判斷焊接缺陷是否存在。上述方法能快速準確的判斷激光焊接過程中是否存在缺陷。

技術領域

本發(fā)明涉及激光焊接質量在線診斷領域，尤其涉及一種基于光譜信息的激光焊接缺陷的在線診斷方法。

背景技術

激光焊接以高能量密度的激光作為熱源，使金屬熔化形成焊接接頭，是一種高效精密焊接方法。近年來，隨著航空航天、汽車、微電子、輕工業(yè)、醫(yī)療等行業(yè)的迅速發(fā)展，產品零件的形狀越來越復雜，對焊接構件的表面形狀和變形的要求也越來越高，傳統的焊接方法難以滿足其需要，為此激光焊得到了廣泛的重視。為了提高激光焊接的效率，減少焊接接頭的缺陷，焊接缺陷在線診斷方法不可或缺，傳統的離線檢測方法費時費力還需要專業(yè)的設備與相關的操作人員。

發(fā)明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提出了一種基于光譜信息的激光焊接缺陷的在線診斷方法，以便快速準確的判斷出激光焊接過程中是否存在焊接缺陷。

為了實現上述目的，本發(fā)明提出了一種基于光譜信息的激光焊接缺陷的在線診斷方法，其中在線診斷裝置包括光纖探頭，所述光纖探頭經光纖與光纖光譜儀相連接，所述光纖光譜儀還與計算機相連接，所述光纖探頭經由機械萬向桿固定在激光頭上，所述方法包括以下步驟：

步驟1、調整所述光纖探頭的位置；

步驟2、當激光焊接過程開始時，通過光纖探頭采集激光焊接過程中產生的光致等離子體中的光信號，并將光纖光譜儀中形成的光譜信息傳輸至計算機中；

步驟3、從計算機的顯示界面上實時觀察上述光譜信息的頻域分布圖中各譜線的相對強度隨時間的波動情況，以確定作為分析對象的特征譜線；

步驟4、在采集過程的任意時刻，利用所選特征譜線的相對強度計算光致等離子體的電子溫度，以獲得電子溫度隨時間的變化曲線；

步驟5、根據待焊件的材料以及尺寸，使用不同的焊接參數進行焊接，選擇使電子溫度時域變化的標準差最小的參數作為最優(yōu)焊接參數；

步驟6、在最優(yōu)焊接參數下對N個待焊件進行焊接，通過計算機記錄各待焊件在激光焊接過程中產生光致等離子體的電子溫度時域圖；

步驟7、根據步驟6中的各電子溫度時域圖，獲得SPC控制圖；

步驟8、根據實際情況調整焊接參數，對待焊件進行激光焊接；

步驟9、當激光焊接過程開始時，通過光纖探頭采集激光焊接過程中產生的光致等離子體中的光信號，通過光纖光譜儀將形成的光譜信息傳至計算機，選取步驟3中的特征譜線作為特征譜線，通過所選特征譜線計算光致等離子體的電子溫度，得到電子溫度時域圖，將其稱作測試時域圖；

步驟10、在激光焊接的過程中，通過計算機將測試時域圖實時繪入SPC控制圖中，判斷測試時域圖中的各個點是否超出SPC控制圖的上下界限；

步驟11、如果否，則不存在焊接缺陷；

步驟12、如果是，判斷是否存在連續(xù)A個點中有連續(xù)a個點超出了SPC控制圖的上下界限，其中A和a的取值取決于缺陷判斷的靈敏度；

步驟13、如果否，則不存在焊接缺陷；

步驟14、如果是，則存在焊接缺陷。