大功率光纖激光焊焊縫偏差紅外熱像檢測技術(shù)研究.pdf

1、激光焊接是激光加工技術(shù)的重要方式,隨著工業(yè)制造的發(fā)展,高效、敏捷、環(huán)保的加工技術(shù)倍受青睞。激光焊接以其獨特的高能束聚焦方式,在焊接過程中能夠?qū)崿F(xiàn)深熔焊、快速焊等其它焊接工藝難以實現(xiàn)的形式,特別是激光焊接設(shè)備搭配靈活,使其能夠在大批量生產(chǎn)中實現(xiàn)高度自動化。其中,光纖激光器與傳統(tǒng)激光器相比,在光束質(zhì)量、加工效率、設(shè)備體積和重量等方面均具有明顯優(yōu)勢。
　　 激光焊接是通過金屬材料吸收高能量密度的激光束,實現(xiàn)工件熔化并連接的目的。由于激

2、光焊接具備較高的深寬比,焊接過程溫度梯度高,可以形成較好的接頭質(zhì)量,因此在多數(shù)情況下均不用填絲,制造成本低。由于激光束的光斑直徑非常小(130μm左右),對焊縫間隙的大小十分敏感,因此精確控制激光束始終對正并跟蹤焊縫路徑對于自動激光焊接十分重要,為此必須首先實時檢測焊縫路徑相對于激光束的位置偏差。論文針對大功率(≥10 kw)光纖激光焊接速度快、光束功率密度高和存在強烈等離子體輻射光的特點,采用高速紅外視覺傳感法,設(shè)計一種新型焊縫偏差測

3、量方法。通過高速視覺傳感器(1000 fps)獲取動態(tài)熔池紅外圖像序列,可以獲得熔池在極短時間內(nèi)的細(xì)微變化規(guī)律,觀察激光束偏離焊縫時熔池紅外輻射的特征變化,融合圖像空域和時域分析方法,提取熔池溫度梯度參數(shù)、匙孔形變參數(shù)和焊縫位置參數(shù)作為特征測量值,試驗證明三個參數(shù)均能體現(xiàn)激光束偏離焊縫的實際情況。最后,利用回歸分析方法建立焊縫路徑與激光束偏差實時測量的紅外動態(tài)視覺模型,通過比較模型的顯著性及殘差結(jié)果,確定了二元回歸建模的有效性及可行性。