[實用新型]一種可實時獲取熔池數(shù)據(jù)的激光焊接系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN217290904U
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李康寧;楊海鋒;徐良;馬天宇;崔輝;鄭紅彬;谷世偉
• 申請（專利權(quán)）人: 哈焊國創(chuàng)（青島）焊接工程創(chuàng)新中心有限公司
• 主分類號: B23K26/21
• 分類號: B23K26/21;B23K26/70;B23K26/064
• 代理公司: 青島鼎丞智佳知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 37277
• 代理人: 王劍偉

本實用新型公開了一種可實時獲取熔池數(shù)據(jù)的激光焊接系統(tǒng)，包括焊接系統(tǒng)和采集系統(tǒng)；焊接系統(tǒng)包括激光器和單向反射鏡，采集系統(tǒng)包括第一光電傳感器、第二光電傳感器、分光鏡和反光鏡；單向反射鏡呈45°傾斜設(shè)置于焊接件的上方；分光鏡設(shè)置于單向反射鏡的上方，熔池產(chǎn)生的激光反射波透過單向反射鏡并由分光鏡反射給第一光電傳感器；熔池產(chǎn)生的輻射光依次透過單向反射鏡和分光鏡，并由反光鏡反射給第二光電傳感器；第一光電傳感器和第二光電傳感器用于將光信號轉(zhuǎn)化為電信號并發(fā)送到處理端。本實用新型中通過單向反光鏡的設(shè)置，以及激光器、反射鏡和分光鏡的位置布置，布局合理，檢測的同時不影響焊接效率，并且采集的光強度精度較高，實用性極強。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及激光焊接質(zhì)量檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種可實時獲取熔池數(shù)據(jù)的激光焊接系統(tǒng)。

背景技術(shù)

激光可以聚焦到很小的區(qū)域，形成能量高度集中的高強度熱源，實現(xiàn)高速焊接。激光焊接接頭焊縫組織細小，熱影響區(qū)較窄，且變形小，可實現(xiàn)焊接部件尺寸的精確控制。然而，激光的極小光斑同時也帶來了接頭安裝和對中困難的問題，小的不對中就有可能導(dǎo)致焊接條件大的變化，進而導(dǎo)致未焊透、燒穿等一系列焊接缺陷的產(chǎn)生。目前針對未焊透缺陷的檢測主要分為破壞性試驗及無損檢測，這兩種檢測方法耗時耗力且則存在滯后性，發(fā)現(xiàn)缺陷往往為時已晚。采用焊接過程監(jiān)測，并根據(jù)監(jiān)測信號對焊接過程進行評判，進而及時發(fā)現(xiàn)不良焊接過程，減少焊后檢測及返修工作量，是激光焊接實時監(jiān)測的重要發(fā)展方向。

激光焊接過程中存在紅外線、可見光、紫外線及激光反射波等多個光學(xué)信號。研究表明，輻射光信號對熔深檢測較為準確，而激光反射信號可實時反應(yīng)匙孔的尺寸特性。基于此，現(xiàn)有技術(shù)中有一些可實時采集熔池中激光反射波數(shù)據(jù)和輻射光數(shù)據(jù)的裝置，但是激光器與采集裝置的位置關(guān)系往往產(chǎn)生沖突，如將激光器設(shè)置于上方，采集鏡設(shè)置于激光器與焊接件之間，激光束穿過采集鏡后作用于焊接件，往往造成能源的浪費，并且影響采集的精度。

實用新型內(nèi)容

為解決上述問題，本實用新型提供一種可實時獲取熔池數(shù)據(jù)的激光焊接系統(tǒng)。

實用新型所采用的方案是：一種可實時獲取熔池數(shù)據(jù)的激光焊接系統(tǒng)，包括焊接系統(tǒng)和采集系統(tǒng)；所述焊接系統(tǒng)包括激光器和單向反射鏡，所述采集系統(tǒng)包括第一光電傳感器、第二光電傳感器、分光鏡和反光鏡；所述單向反射鏡呈45°傾斜設(shè)置于焊接件的上方，所述激光器發(fā)射的平行激光束通過單向反射鏡的反射作用于焊接件上并形成熔池；所述分光鏡設(shè)置于單向反射鏡的上方并與單向反射鏡平行設(shè)置，所述熔池產(chǎn)生的激光反射波透過單向反射鏡并由分光鏡反射給第一光電傳感器；所述反光鏡設(shè)置于分光鏡的上方并與分光鏡平行設(shè)置，所述熔池產(chǎn)生的輻射光依次透過單向反射鏡和分光鏡，并由反光鏡反射給第二光電傳感器；所述第一光電傳感器和第二光電傳感器用于將光信號轉(zhuǎn)化為電信號并發(fā)送到處理端。

優(yōu)選的，還包括處理系統(tǒng)，所述處理系統(tǒng)包括存儲器、CPU和顯示屏，所述CPU用于處理激光反射波信號和輻射光信號并生成熔深數(shù)據(jù)，所述顯示屏用于顯示激光反射波強度數(shù)據(jù)、輻射光強度數(shù)據(jù)以及CPU處理得到的熔深數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，所述處理系統(tǒng)中的CPU通過調(diào)用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型處理激光反射波信號和輻射光信號并生成熔深數(shù)據(jù)。優(yōu)選的，所述電壓采集模塊包括采樣電阻和ADC。

優(yōu)選的，所述分光鏡為能把入射光線分束成反射光和投射光比為50/50 的中性分束鏡。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型有如下有益效果：本實用新型中通過單向反光鏡的設(shè)置，可以將激光器產(chǎn)生的平行光束有效反射到焊接件上形成熔池，而熔池產(chǎn)生的反射光方向上，單色反光鏡可以有足夠的光線透過，分別通過分光鏡和反射鏡發(fā)送到光電傳感器，布局合理，檢測的同時不影響焊接效率，并且采集的光強度精度較高，實用性極強；通過采集焊接過程中產(chǎn)生的激光反射波及輻射光，將光強度與熔深建立聯(lián)系并在處理系統(tǒng)中生成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，實現(xiàn)了熔深的實時測量，防止存在未焊透或燒穿缺陷的不合格零部件流出。

附圖說明

圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)的示意圖。