[發明專利]基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷檢測平臺及方法

有效

• 申請號: 201811020438.0
• 申請日: 2018-09-03
• 公開（公告）號: CN109297976B
• 公開（公告）日: 2023-10-13
• 發明（設計）人: 吳華昶;游德勇
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: G01N21/88
• 分類號: G01N21/88;G06F30/20;G06F119/10;G06F119/08;G06F119/06
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷檢測方法，其特征在于，按照下列步驟進行：

步驟1：在基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷檢測平臺上，預設穿透焊所需的工藝參數進行多組激光焊接實驗；

步驟2：在步驟1進行實驗過程中，將激光器(1)發生的激光功率信號傳輸到工控機；并利用激光頭(3)外擴光路上的光電檢測裝置(2)對激光與工件作用產生的光輻射進行采集與傳輸分光得到可見光輻射與激光反射，利用光電傳感器進行光電轉換；利用振動傳感器(6)采集焊接過程穿透激光能量對背襯底板(5)作用的振動信號，以此間接獲得焊縫穿透能量的變化；

步驟3：將步驟2得到可見光輻射、激光反射與背襯底板振動的模擬量，經過數據采集模塊采樣，向工控機(8)輸出得到可見光信號、激光反射信號、背襯底板振動信號，并與激光功率信號構建激光焊接能量分配模型；

步驟4：利用步驟3中工控機(8)獲得的激光焊接能量分配模型數據，根據能量守恒，構建反應區能量指示信號等式：

S_反應＝aS_激光能量-bS_{上方金屬蒸汽}-cS_激光反射-DS_{焊接穿透能量}

其中S_激光能量為激光功率信號，S_{上方金屬蒸汽}、S_激光反射、S_{焊縫穿透能量}為可見光輻射信號，激光反射信號，振動傳感器信號；

步驟5：在步驟4的基礎上，進行多組焊接實驗，通過合適的方法對S_反應等式中的待定系數a，b，c，D進行確定；

步驟6：設置穿透焊所需的工藝參數進行正常激光焊接加工，利用檢測平臺獲得完整能量模型數據與步驟4、5的等式在線獲取工件反應能量的指示信號，實現焊接缺陷識別。

2.權利要求1所述的基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷檢測方法，其特征在于，在所屬的步驟5中，

將激光功率信號、可見光信號、激光反射信號、背襯底板振動信號作為向量輸入，通過機器學習的方式獲得權重矩陣，確定等式中的待定系數a，b，c，D。

3.如權利要求1-2任一所述的一種基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷檢測平臺，其特征在于，包括，

一個焊接平臺支架(7)，夾持焊接工件(4)與背襯底板(5)；

一個安裝在焊接平臺支架(7)上的并具有外擴光路的激光頭(3)；

一臺激光器(1)通過光纖與激光頭(3)相連；

一個安裝在激光頭外擴光路上的光電檢測裝置(2)，為自帶光電傳感器的濾光準直鏡筒；

一個置于激光頭(3)下方，與焊接平臺支架(7)連接的傳動平臺(71)；

焊接工件(4)放置在激光頭(3)下方，并夾持在傳動平臺(71)上；

一塊背襯底板(5)置于焊接工件(4)下方，安置于焊接平臺支架(7)上；

一個放置在背襯底板(5)上的接觸式振動傳感器(6)；

一個高采樣速率的數據采集模塊，與上述接觸式振動傳感器(6)及光電檢測裝置(2)相連進行數據采集；

一臺工控機(8)與數據采集模塊相連，并控制整個焊接平臺的運作。

4.根據權利要求3中所述的基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷檢測平臺，其特征在于，所述的激光頭(1)內部光路結構中包含一塊分光鏡與一塊反射鏡，放置在垂直于激光束的同一平面上。

5.根據權利要求3中所述的基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷檢測平臺，其特征在于，所述的光電檢測裝置(2)，內部包括一片二向色鏡、兩片濾光鏡，兩個光電傳感器及信號輸出端子。

6.根據權利要求3中所述的基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷檢測平臺，其特征在于，所述的數據采集模塊(5)包括A/D轉換單元、集成運放單元、帶阻濾波器、高速數據存儲單元及電信號輸出端子。