[發明專利]激光加工件加工點質量檢測方法、裝置和系統

在審

• 申請號: 202011397629.6
• 申請日: 2020-12-04
• 公開（公告）號: CN112461860A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 白天翔;李正文;李靜嫻;李智華;劉文杰;胡崇源;游德勇;李文彥
• 申請（專利權）人: 廣州德擎光學科技有限公司
• 主分類號: G01N21/95
• 分類號: G01N21/95;G01N21/01
• 代理公司: 廣州藍晟專利代理事務所(普通合伙) 44452
• 代理人: 歐陽凱

本申請實施例公開了一種激光加工件加工點質量檢測方法、裝置和系統，通過接收激光加工路徑中至少一個加工點的光輻射信號，該光輻射信號包括：紅外輻射信號、可見光輻射信號、加工激光反射信號中的一種或多種；通過單點光電傳感器將所述接收到光輻射信號進行光電轉換成電信號；建立表征激光加工過程中，激光加工點對應所述電信號變化的對應關系；根據所述對應關系和預存的激光加工標準件加工點對應的正常電信號，確定激光加工件加工點質量。本申請實施例在給定一種工藝參數下確定激光加工件加工點質量使得本檢測設備得到更高精度的質量檢測結果，使用的硬件簡單有效，降低了檢測成本，減少了加工點質量檢測設備結構的復雜度。

技術領域

本申請涉及激光加工領域，尤其涉及一種激光焊接過程中，激光加工件加工點質量檢測方法、裝置和系統。

背景技術

激光加工過程是光與材料相互作用的過程，其主要是利用激光器發出的激光束通過光纖和透鏡傳輸后聚焦在材料表面，材料吸收激光能量引起熔化甚至氣化，進而達到材料加工的目的。由于激光的熱影響，待加工材料的加工區域會形成熔池，并輻射出等離子體、金屬蒸汽、輻射光信號和輻射聲信號等多重信號。大量的研究表明，上述信號與激光加工質量密切相關。如果激光加工過程中出現駝峰、未焊透、飛濺、污染等缺陷時，上述輻射信號會體現出不同的信號表征。

目前現有技術激光加工檢測方案中，一般是在激光出光光路上設置反射回路光學透鏡，通過一系列光學透鏡獲取加工件的光學信號，并通過CCD相機將光學信號進行處理輸出，進而通過CCD信號的輸出結果，去監控或評價激光加工工件的質量。

比如中國專利CN109128497A提供一種激光焊接頭裝置，其中，裝置內部的視覺檢測組件利用CCD成像系統對焊縫跟蹤和觀察。德國專利DE102014008265C5提供一種在激光束擺動的情況下的視覺成像方式。利用視覺成像光束和加工光束共同通過偏轉機構達到同步，使當前加工位置始終處于視覺成像區域的中心。這樣可以減小需要成像的總區域。同時配合特殊的圖像處理方式，能簡化圖像處理復雜度和加快圖像處理速度。

本發明人在工作研究過程中發現，現有的技術激光加工檢測方案中，使用傳統傳感器如光電耦合傳感器(CCD或CMOS)或線陣、面陣光電探測器，獲取激光加工點的光學信號時，存在軟硬件成本過高、運算數據多取樣頻率低，激光加工過程中實時檢測能力不足等問題。

發明內容

本申請提出激光加工件加工點質量檢測方法、裝置和系統，能夠對激光加工件加工點進行低成本高精度的質量檢測、檢測用設備結構簡單，也提高了檢測實時性。

本申請采用如下技術方案實現：

第一方面，本申請實施例提供一種激光加工件加工點質量檢測方法，包括：接收激光加工路徑中至少一個加工點的光輻射信號，該光輻射信號包括：紅外輻射信號、可見光輻射信號、加工激光反射信號中的一種或多種；通過單點光電傳感器將所述接收到光輻射信號進行光電轉換成電信號；建立表征激光加工過程中，激光加工點對應所述電信號變化的對應關系；根據所述對應關系和預存的激光加工標準件加工點對應的正常電信號，確定激光加工件加工點質量；其中，所述正常電信號為激光加工件加工點在一種工藝參數下合格加工過程中，對應變動的電信號取值幅度范圍。

上述激光加工件加工點質量檢測方法中，通過將激光加工點的光輻射信號進行光電轉換成的電信號與激光加工點加工點質量值建立對應關系，在給定一種工藝參數下確定激光加工件加工點質量使得本檢測設備得到更高精度的質量檢測結果，同時結合電信號變化的對應關系和正常電信號可以給用戶帶來更直觀的質量監測體驗。檢測設備簡單有效，降低了檢測成本，減少了加工點質量檢測設備結構的復雜度。

結合第一方面，在一些實施例中，接收激光加工點覆蓋范圍至少一個加工點的光輻射信號，包括：接收激光加工點覆蓋范圍至少一個加工點的光輻射信號，包括：在激光加工路徑上，接收確定工藝參數下同一個加工點的不同光輻射信號。進而通過確定工藝參數下同一個加工點的不同光輻射信號進行數據擬合，在加工點獲得更為精確的加工點質量和電信號的對應關系。