大功率光纖激光焊焊縫偏差紅外熱像檢測(cè)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(dú)特的高能束聚焦方式,在焊接過(guò)程中能夠?qū)崿F(xiàn)深熔焊、快速焊等其它焊接工藝難以實(shí)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(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)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(shì)。
　　 激光焊接是通過(guò)金屬材料吸收高能量密度的激光束,實(shí)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(guò)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(duì)焊縫間隙的大小十分敏感,因此精確控制激光束始終對(duì)正并跟蹤焊縫路徑對(duì)于自動(dòng)激光焊接十分重要,為此必須首先實(shí)時(shí)檢測(cè)焊縫路徑相對(duì)于激光束的位置偏差。論文針對(duì)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(qiáng)烈等離子體輻射光的特點(diǎn),采用高速紅外視覺(jué)傳感法,設(shè)計(jì)一種新型焊縫偏差測(cè)

3、量方法。通過(guò)高速視覺(jué)傳感器(1000 fps)獲取動(dòng)態(tài)熔池紅外圖像序列,可以獲得熔池在極短時(shí)間內(nèi)的細(xì)微變化規(guī)律,觀察激光束偏離焊縫時(shí)熔池紅外輻射的特征變化,融合圖像空域和時(shí)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(cè)量值,試驗(yàn)證明三個(gè)參數(shù)均能體現(xiàn)激光束偏離焊縫的實(shí)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(shí)時(shí)測(cè)量的紅外動(dòng)態(tài)視覺(jué)模型,通過(guò)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。