視覺(jué)在激光焊接在線監(jiān)測(cè)應(yīng)用

激光焊接過(guò)程監(jiān)測(cè)按成像光信號(hào)的采集角度可 以分為旁軸式和同軸式。旁軸式是以與激光束成一 定的角度、從焊接熔池的斜上方或一側(cè)提取反映焊接過(guò)程的信號(hào)；同軸式是從焊接熔池和小孔正上方、與激光束同軸線的方向上提取成像信號(hào)。根據(jù)有無(wú)照明光源?激光焊接過(guò)程視覺(jué)傳感又可分為主動(dòng)式和被動(dòng)式。主動(dòng)式采用輔助照明光源對(duì)熔池和小孔進(jìn)行 旁軸或同軸照明?而被動(dòng)式以等離子體的輻射光為照明光或以熔池中液態(tài)金屬的輻射光為成像光信號(hào)。

 旁軸式視覺(jué)傳感過(guò)程中?傳感器的定位安裝都比較方便、簡(jiǎn)單?其圖像采集光路也非常簡(jiǎn)單；常規(guī)的旁軸照明也比較簡(jiǎn)單?但不能夠看清小孔的平面形狀是其最大的缺陷。另外旁旁軸視覺(jué)傳感器的安裝定位需要比較大的空間。

 激光焊接過(guò)程同軸視覺(jué)傳感能夠從小孔的正上 方觀測(cè)小孔通過(guò)對(duì)采集到的熔池和小孔同軸視覺(jué)圖像的處理來(lái)監(jiān)測(cè)和判斷焊接過(guò)程中的狀態(tài)。與旁軸 視覺(jué)傳感相比其具有結(jié)構(gòu)緊湊、可與激光輸出鏡頭 集成在一起、占有空間小等諸多優(yōu)點(diǎn)但是從激光束 中分離提取出同軸成像信號(hào)是其最大的技術(shù)難題。

 目前先進(jìn)的光學(xué)器件制備技術(shù)可以使這個(gè)問(wèn)題 得到有效地解決。對(duì) Nd：YAG 等波長(zhǎng)較短的固體激光一般在激光光路中放置分光鏡使來(lái)自熔池的光信號(hào)或激光束被反射偏離從而實(shí)現(xiàn)同軸成像信號(hào)和 激光束光路的分離；而對(duì)波長(zhǎng)較長(zhǎng)的 CO2激光一般通過(guò)聚焦反射鏡上的微孔使來(lái)自熔池的成像光信號(hào)透過(guò)而被提取出來(lái)，表征小孔深度的變化。這種處理方法具有很大的局 限性其處理結(jié)果受焊接條件和等離子體影響很大。

 通過(guò)視覺(jué)傳感研究了工件焊透狀況、小孔隨焊接速度的變化以及熔深與小孔和熔池寬度的對(duì)應(yīng)關(guān)系可以間接預(yù)測(cè)激光焊接質(zhì)量。比如對(duì)比焊接過(guò)程中焊縫熔透狀態(tài)由 “未熔透”或“僅熔池透”變?yōu)椤斑m度熔透（小孔穿透）”時(shí)小孔圖像變化的規(guī)律可為激光焊接過(guò)程熔深閉環(huán)控制提供理論依據(jù)。