[发明专利]激光切割工艺质量在线监测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及激光切割，具体地，涉及一种激光切割切缝质量在线监测方法及装 置。

背景技术

激光切割以其切割范围广、切割质量好、切割效率高、加工柔性大等优点，在 现代工业中得到了广泛的应用，已成为最先进和最重要的切割裁切方法。随着生产 的发展和新工艺的应用，零件形状越来越复杂，对切割质量的要求越来越高，这对 切割工艺规范的选取提出了更高的要求。

国内外对激光切割质量的实时检测方面，发现切割前沿光辐射信号与切缝粗糙 度相关，这样用光电管检测到的辐射信号就与切割面粗糙度联系起来。该方法存在 的问题是，采用光电管采集到的是激光切割光致等离子体整体光辐射强度，里面包 含了多种频谱，不能清晰地反映切缝条纹的特征量波动。

因此，需要寻找一种能够反应激光切割切缝条纹波动显著的特征量，以建立切 缝质量与被检测特征量的定量关系，从而用于激光切割工艺闭环控制。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种激光切割工艺质量在线监测 方法及装置。

根据本发明提供的一种激光切割工艺质量在线监测方法，包括如下步骤：

谱线采集步骤：采集激光切割光致等离子体光谱曲线；

谱线选取步骤：从所述激光切割光致等离子体光谱曲线中，选取被切割材料对 应的金属特征谱线；

谱线分析步骤：分析所述金属特征谱线的强度随时间的波动范围，根据所述波 动范围判断切缝质量均匀性，其中，波动范围越大，则切缝质量均匀性越差。

优选地，根据待焊材料所含的合金元素，选取相应的所述被切割材料对应的金 属特征谱线。

优选地，选取被切割材料对应的光谱强度较高或最高的某一波长金属谱线作为 所述金属特征谱线。

优选地，通过光谱仪或者单色仪采集激光切割光致等离子体光谱曲线。

优选地，若所述波动范围大于设定的阈值，则判定切缝质量均匀性不合格，若 所述波动范围小于等于设定的阈值，则判定切缝质量均匀性合格。

根据本发明提供的一种激光切割工艺质量在线监测装置，包括如下装置：

谱线采集装置：采集激光切割光致等离子体光谱曲线；

谱线选取装置：从所述激光切割光致等离子体光谱曲线中，选取被切割材料对 应的金属特征谱线；

谱线分析装置：分析所述金属特征谱线的强度随时间的波动范围，根据所述波 动范围判断切缝质量均匀性，其中，波动范围越大，则切缝质量均匀性越差。

优选地，根据待焊材料所含的合金元素，选取相应的所述被切割材料对应的金 属特征谱线。

优选地，选取被切割材料对应的光谱强度较高或最高的某一波长金属谱线作为 所述金属特征谱线。

优选地，通过光谱仪或者单色仪采集激光切割光致等离子体光谱曲线。

优选地，若所述波动范围大于设定的阈值，则判定切缝质量均匀性不合格，若 所述波动范围小于等于设定的阈值，则判定切缝质量均匀性合格。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明能够采集激光切割过程中反应切缝质量的显著特征量，提高了激光切 割工艺闭环控制的准确性；

2、本发明通过光谱仪等常用设备即可实现，易于推广应用。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、 目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明中激光切割工艺质量在线监测方法的步骤流程图；

图2为本发明中激光切割工艺质量在线监测装置的结构示意图；

图中：

1为显示器；

2为控制主机；

3为光谱仪；

4为光栅；

5为光纤；

6为三维坐标调整装置；

7为狭逢；

8为透镜；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人 员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技 术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于 本发明的保护范围。

根据本发明提供的一种激光切割工艺质量在线监测方法，包括如下步骤：