[发明专利]一种基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法

权利要求书

1.一种基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法，其中在线诊断装置包括光纤探头，所述光纤探头经光纤与光纤光谱仪相连接，所述光纤光谱仪还与计算机相连接，所述光纤探头经由机械万向杆固定在激光头上，其特征在于：所述方法包括以下步骤：

步骤1、调整所述光纤探头的位置；

步骤2、当激光焊接过程开始时，通过光纤探头采集激光焊接过程中产生的光致等离子体中的光信号，并将光纤光谱仪中形成的光谱信息传输至计算机中；

步骤3、从计算机的显示界面上实时观察上述光谱信息的频域分布图中各谱线的相对强度随时间的波动情况，以确定作为分析对象的特征谱线；

步骤4、在采集过程的任意时刻，利用所选特征谱线的相对强度计算光致等离子体的电子温度，以获得电子温度随时间的变化曲线；

步骤5、根据待焊件的材料以及尺寸，使用不同的焊接参数进行焊接，选择使电子温度时域变化的标准差最小的参数作为最优焊接参数；

步骤6、在最优焊接参数下对N个待焊件进行焊接，通过计算机记录各待焊件在激光焊接过程中产生光致等离子体的电子温度时域图；

步骤7、根据步骤6中的各电子温度时域图，获得SPC控制图；

步骤8、根据实际情况调整焊接参数，对待焊件进行激光焊接；

步骤9、当激光焊接过程开始时，通过光纤探头采集激光焊接过程中产生的光致等离子体中的光信号，通过光纤光谱仪将形成的光谱信息传至计算机，选取步骤3中的特征谱线作为特征谱线，通过所选特征谱线计算光致等离子体的电子温度，得到电子温度时域图，将其称作测试时域图；

步骤10、在激光焊接的过程中，通过计算机将测试时域图实时绘入SPC控制图中，判断测试时域图中的各个点是否超出SPC控制图的上下界限；

步骤11、如果否，则不存在焊接缺陷；

步骤12、如果是，判断是否存在连续A个点中有连续a个点超出了SPC控制图的上下界限，其中A和a的取值取决于缺陷判断的灵敏度；

步骤13、如果否，则不存在焊接缺陷；

步骤14、如果是，则存在焊接缺陷。

2.根据权利要求1所述的基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法，其特征在于：所述光纤探头配以COL-UV/VIS准直透镜。

3.根据权利要求1或2所述的基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法，其特征在于：所述光纤光谱仪的分辨率不低于0.1nm。

4.根据权利要求1所述的基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法，其特征在于：在所述步骤1中，将所述光纤探头设置在距激光束在待焊件上的入射点15~20cm，并且高出待焊件上表面7.5~10cm的位置，同时保证所述光纤探头采集激光焊接过程中产生的光致等离子体。

5.根据权利要求1所述的基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法，其特征在于：在所述步骤4中，采用玻尔兹曼图法或者二谱线法计算光致等离子体的电子温度。

6.根据权利要求1所述的基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法，其特征在于：在所述步骤7中，获得SPC控制图包括以下步骤：

步骤71、将所述步骤6中的N个电子温度时域图的数据分为若干子组，同一时刻不同焊道的数据为一子组；

步骤72、对各子组内的电子温度数据求取算术平均值，将该算术平均值作为每个子组的值；

步骤73、对各个子组的值求取算术平均值，该算术平均值即为SPC控制图中的中心线；

步骤74、对每个子组内的电子温度数据求取标准差，称之为子组标准差；

步骤75、对所有的子组标准差求取算术平均值，得到整体标准差；

步骤76、通过在中心线的值上加或者减相应倍数的整体标准差以获得SPC控制图中的控制上限或控制下限的值，其中所述倍数根据子组内样本个数查SPC控制图系数表可得。