激光焊接在线自适应熔透检测装置及检测方法制造方法及图纸

激光焊接在线自适应熔透检测装置及检测方法。传统的检测在焊接参数发生变化时，熔透特征区域产生位置会明显偏离，测量位置不能得到有效矫正，直接影响到测试的可靠性。本发明专利技术其组成包括：激光枪（5），激光枪侧面通过螺栓与直角转接件（12）的水平端连接，直角转接件的竖直端通过螺栓与滤光装置连接，滤光装置内部安装有滤光片（11），直角转接件斜端面通过螺栓与倾角调整法兰座（16）连接，倾角调整法兰座前端面的止口处安装有球面载片台（17），球面载片台中间位置具有凹槽，凹槽内镶嵌有45度反射镜（13），调节螺杆（14）通过螺纹与倾角调整法兰座连接，倾角调整法兰座的孔内安装有弹簧（15）。本发明专利技术用于激光焊接在线自适应熔透检测装置。

Laser welding on-line adaptive penetration detection device and detection method

【技术实现步骤摘要】
激光焊接在线自适应熔透检测装置及检测方法
：本专利技术涉及激光焊接检测技术，具体涉及一种激光焊接在线自适应熔透检测装置及检测方法。
技术介绍
：激光焊接熔透检测是实现智能化焊接制造的重要环节，但是如何穿透匙孔上方阻挡物、突破匙孔内介观尺度下熔透特征区域的准确寻位以及对复杂光学检测信号的有效解析，是采用直接测试法可靠识别激光焊接熔透行为的3个主要技术难点；通过专利技术人前期研究发现，以孔壁荧光辐射源作为直接检测信号，利用不同物质谱段特性可实现匙孔内部受激辐射行为透视再现；利用光学成像原理获取匙孔内壁荧光倍增实像，并在一定焊接条件下，通过介观寻位方式将感应芯片高精度定位至熔透特征区域可实现熔透有效识别信号的最大化增强；将检测信号通过统计学概率图形转化及对概率图形形貌特征关联识别，可实现对复合信号中焊接熔透特征信息的抽象化有效分离。虽然，通过上述多种手段的复合应用可实现对激光焊接熔透行为的有效识别，但是该检测原理却受一定焊接条件的制约。因为激光焊接的能量传输是在狭长的激光匙孔内完成的，匙孔内壁在剧烈的能量交互作用下会激发出荧光辐射，而在熔透焊接时激光穿透工件在匙孔底部形成缺口导致了该区域的荧光辐射量降低，进而形成了低辐值“熔透特征区域”；通常情况下，激光焊接时获得的激光匙孔开口直径一般小于1mm，属于介观尺度制造范畴，而获得“适度熔透”焊缝时位于匙孔底部的熔透特征区域直径一般在0.1～0.2mm，熔透特征区域约占匙孔面积的1/100～1/25，且焊缝熔透程度越低此占比越小；所以在检测时为了提高熔透识别精度，必须对匙孔内的局部区域信号进行提取，须尽可能放大匙孔内壁荧光倍增实像以缩小测试区域，通过介观寻位方式将感应芯片高精度定位至匙孔实像内部的熔透特征区域实现熔透识别信号的最大化增强；但是，熔透特征区域的存在位置并不是固定不变的，受焊接条件的直接影响，当一些焊接参数发生变化时，比如在焊接线速度、焊接倾角、离焦量或焊接件厚度等发生改变时熔透特征区域的产生位置会发生明显偏离，此时如果测量位置不能得到有效矫正，熔透特征区域超出了感应芯片的检测范围，会直接影响到测试的可靠性，而单纯扩大感应芯片的检测范围也会导致测试精度下降问题；因此，需要一种新的激光焊接熔透检测方法解决焊接工艺参数及焊接条件变化引起的熔透特征区域偏离问题，并寻求一种可同时提高激光焊接熔透检测可靠性和测试精度的有效途径。
技术实现思路
：本专利技术的目的是提供一种可自适应焊接工艺参数或试件厚度条件变化的激光焊接熔透在线检测装置及检测方法，该结构主要是针对激光焊接工艺参数及试件厚度变化焊接条件引起的熔透特征区域偏离问题，提出一种将线阵传感与信号图形化解析相结合的激光焊接在线自适应熔透检测方法。上述的目的通过以下的技术方案实现：一种激光焊接在线自适应熔透检测装置，其组成包括：激光枪，所述的激光枪侧面通过螺栓与直角转接件的水平端连接，所述的直角转接件的竖直端通过螺栓与滤光装置连接，所述的滤光装置内部安装有滤光片，所述的直角转接件斜端面通过螺栓与倾角调整法兰座连接，所述的倾角调整法兰座前端面的止口处安装有球面载片台，所述的球面载片台中间位置具有凹槽，所述的凹槽内镶嵌有45度反射镜，调节螺杆通过螺纹与倾角调整法兰座连接，所述的倾角调整法兰座的孔内安装有弹簧。所述的激光焊接在线自适应熔透检测装置，所述的直角转接件内具有球形凹槽与所述的球面载片台的球面贴合，所述的45度反射镜底面与凹槽底面贴合，所述的弹簧上平面与所述的球面载片台的底面粘合，所述45度反射镜的表面、所述球面载片台的球心、所述激光枪同轴监控口的中心线三者相交。所述的激光焊接在线自适应熔透检测装置，所述的滤光装置上方安装有光学镜头组，所述的光学镜头组上方安装线阵式传感器7，所述的线阵式传感器侧面安装三维调台，所述的线阵式传感器、所述的三维调台、所述的光学镜头组、所述的滤光片均安装在密封罩内部，所述的激光枪内部直角光通路水平线位置安装有45度透镜，激光束下方对准熔池内部的激光小孔，所述的熔池为焊接试板激光焊接处。一种激光焊接在线自适应熔透检测装置及检测方法，该方法包括如下步骤：首先是以孔壁荧光辐射源作为直接检测信号，利用不同物质谱段特性实现匙孔内部受激辐射行为透视再现，通过光学成像原理获取匙孔内壁荧光倍增实像，并采用线阵式传感器对荧光倍增实像中相关位置的荧光辐射强度进行测量，实现对熔透有效识别信号的最大化增强，及对熔透特征区域可能出现波动范围的全覆盖识别；然后通过横向比对所述的线阵式传感器各路采集信号的各瞬态强弱关系，初步判别熔透特征信号可能存在的某路或某个区间范围，并对该路采集信号或该区域几路传感信号的进行统计学概率图形转化，最后根据概率图形形貌特征抽象分离出焊接熔透特征判别依据，实现对激光焊接熔透的自适应可靠在线识别，具体操作步骤为：（1）利用谱段特性使匙孔内部辐射行为透视显像，施焊过程中匙孔上方存在大量等离子体、金属飞沫、金属蒸汽焰、粒子团簇等喷射物质将匙孔内信息完全遮挡，以激光在匙孔内壁激发的荧光辐射源作为直接检测信号，利用不同发光体的谱段特性，采用窄带滤光方法有效分离并抑制激光焊接匙孔上方的强干扰信号，使荧光信号得到有效增强，实现光谱透视显像效果。（2）采用所述的线阵式传感器获取熔透检测信号，将激光焊接头同轴提取的荧光辐射信号，经过一组由变倍镜头、变焦镜头、物镜镜头顺序连接具有增长工作距离、加大景深、汇聚视角作用的特制显微镜头组汇聚成放大的光学实像；然后通过三维微调机构将线阵式传感器的光感面调节并定位于荧光实像中的熔透特征位置进行测试；利用线阵式传感器多感应芯片对介观尺度下各相邻微小区域光辐射强度的高分辨能力，并通过调节镜头组适当提高荧光实像的放大倍率，实现对熔透有效识别信号的最大化增强；同时利用所述的线阵式传感器多感应芯片线性组合后对较大范围区域的可识别覆盖特点，实现对熔透特征区域可能出现的波动范围全覆盖识别，提高测试可靠性。（3）对所述的线阵传感器各路信号进行横向筛选，由于激光熔透焊时在熔透特征区域产生的辐射强度要明显低于在周围匙孔内壁上的荧光辐射，所以通过横向比对线阵式传感器各路检测信号的各瞬态强弱关系，可初步判别熔透特征信号可能存在的某路或某个区间范围，然后只针对该路传感信号或该区域的几路传感信号的进行分析识别，以有效提高数据在线分析效率。（4）熔透特征抽象提取与动态识别，通过统计方法提取检测信号的各瞬态概率密度函数，然后动态形成一系列具有趋势性特征的简化图形模式，并根据图形的多项形貌特征与熔透行为建立复合关联识别，实现对激光焊接熔透情况的定性及定量在线动态识别。有益效果：1.本专利技术采用的球面载片台与直角转接件内部的球形凹槽球面贴合，便于通过调节螺杆进行对45度反射镜角度的调整，同时通过弹簧力的作用，能够使其球面贴合紧密，调整角度精准；调节螺杆头部采用网纹，直接用手即可调整，具有操作简单、方便、可靠等优点。2.本专利技术是一种可自适应焊接工艺参数或试件厚度条件变化的激光焊接熔透在线检测方法，主要是利用线阵式传感器的对较大区域本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种激光焊接在线自适应熔透检测装置，其组成包括：激光枪，其特征是：所述的激光枪侧面通过螺栓与直角转接件的水平端连接，所述的直角转接件的竖直端通过螺栓与滤光装置连接，所述的滤光装置内部安装有滤光片，所述的直角转接件斜端面通过螺栓与倾角调整法兰座连接，所述的倾角调整法兰座前端面的止口处安装有球面载片台，所述的球面载片台中间位置具有凹槽，所述的凹槽内镶嵌有45度反射镜，调节螺杆通过螺纹与倾角调整法兰座连接，所述的倾角调整法兰座的孔内安装有弹簧。/n

【技术特征摘要】
1.一种激光焊接在线自适应熔透检测装置，其组成包括：激光枪，其特征是：所述的激光枪侧面通过螺栓与直角转接件的水平端连接，所述的直角转接件的竖直端通过螺栓与滤光装置连接，所述的滤光装置内部安装有滤光片，所述的直角转接件斜端面通过螺栓与倾角调整法兰座连接，所述的倾角调整法兰座前端面的止口处安装有球面载片台，所述的球面载片台中间位置具有凹槽，所述的凹槽内镶嵌有45度反射镜，调节螺杆通过螺纹与倾角调整法兰座连接，所述的倾角调整法兰座的孔内安装有弹簧。


2.根据权利要求1所述的激光焊接在线自适应熔透检测装置，其特征是：所述的直角转接件内具有球形凹槽与所述的球面载片台的球面贴合，所述的45度反射镜底面与凹槽底面粘合，所述的弹簧上平面与所述的球面载片台的底面贴合，所述45度反射镜的表面、所述球面载片台的球心、所述激光枪同轴监控口的中心线三者相交。


3.根据权利要求2所述的激光焊接在线自适应熔透检测装置，其特征是：所述的滤光装置上方安装有光学镜头组，所述的光学镜头组上方安装线阵式传感器7，所述的线阵式传感器侧面安装三维调台，所述的线阵式传感器、所述的三维调台、所述的光学镜头组、所述的滤光片均安装在密封罩内部，所述的激光枪内部直角光通路水平线位置安装有45度透镜，激光束下方对准熔池内部的激光小孔，所述的熔池为焊接试板激光焊接处。


4.一种利用权利要求1-3之一所述的激光焊接在线自适应熔透检测装置的检测方法，其特征是：该方法包括如下步骤：
首先是以孔壁荧光辐射源作为直接检测信号，利用不同物质谱段特性实现匙孔内部受激辐射行为透视再现，通过光学成像原理获取匙孔内壁荧光倍增实像，并采用线阵式传感器对荧光倍增实像中相关位置的荧光辐射强度进行测量，实现对熔透有效识别信号的最大化增强，及对熔透特征区域可能出现波动范围的全覆盖识别；然后通过横向比对所述的线阵式传感器各路采集信号的各瞬态强弱关系，初步判别熔透特征信号可能存在的某路...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙谦，李连胜，黄瑞生，雷振，周军，梁晓梅，李小宇，杨义成，邹吉鹏，曹浩，刘孔丰，蒋宝，聂鑫，
申请(专利权)人：哈尔滨焊接研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙;23