智能化激光焊接设备的控制

对于激光深熔焊而言，利用光学传感器检测焊接过程中的等离子体和反射激光的信号特征是一种简单而有效的实时检测焊接过程的方法。目前，利用光电管检测焊接过程中的等离子体或反射光的方法主要从工件侧面或与激光同轴两个方向进行。至于光学传感器的选择，有三种不同波段的传感器可用于激光焊接过程检测。如紫外波段的传感器用于CO₂激光焊接时的等离子体检测，可见光波段的传感器用于CO₂和Nd：YAG激光焊接过程等离子体或金属蒸汽羽焰的检测，红外波段用于Nd：YAG激光焊接的检测。到目前为北，检测到的光学信号与激光焊接参数，如焦点位置的关系已有很好的研究成果并被应用；另外利用光学传感器对激光焊接过程中产生的缺陷，如烧穿、孔洞或驼峰状表面缺陷的检测也有相关报道。

激光焊接监控自动化的关键之一是熔池的实时监视，因此，跟踪传感器的选择成为了一个至关重要的前提。在所有传感器中，光学传感器以其灵敏度和测量精度高，动态特性好，于工件无接触及包含的信息量大等特点，成为发展得最快的跟踪传感器，而CCD(Charge-coupled Device电荷耦合装置)集成光学器件的应用又使得光学传感器上升到了视频传感的新高度。激光焊接的优点之一是焊接速度快，薄板的焊接速度可达10m／min以上，在高速连续的焊接过程中，如果出现焊接缺陷，将在极短的时间内造成大量的废品。实现在线的激光焊接质量监测是保证质量的十分重要的环节，华中科技大学设计的信号处理及反馈控制系统通过将声、光传感器所采取的信号放大、滤波、双限比较后进行A／D转换，再将数字信号由微机进行处理等，对激光输出功率、焊接速度、离焦量等工艺参数进行控制实现最佳工艺数。解决熔透问题，基本前提是对激光焊接过程进行实时检测和控制，提取激光焊接的特征信号。近十年来，国内外的研究机构主要针对焊接过程中光致等离子体产生的声、光、电、热等信息进行提取，并分析处理，寻找特征信号。在填丝激光焊接时，激光填丝焊对接间隙宽度是主要的参数，为了保证缝全长都取得良好均匀的成形，实现高质量的激光填丝激光焊，开发了高精度对缝间隙检测传感器以从高质量送丝控制系统。