[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

说明书

本发明提出一种基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法，包括以下步骤：调整光纤探头的位置；采集光致等离子体信息以确定特征谱线；利用特征谱线计算光致等离子体的电子温度以获得电子温度时域图；根据待焊件的材料及尺寸，用不同的焊接参数焊接，选择使电子温度时域变化的标准差最小的参数为最优焊接参数；在上述参数下对N个待焊件进行焊接以获得N个电子温度时域图，进而获得SPC控制图；根据实际情况调整焊接参数，对待焊件进行焊接得到电子温度时域图记做测试时域图；将测试时域图实时绘入SPC控制图中，通过判断测试时域图中的各点是否超出SPC控制图的上下界限来判断焊接缺陷是否存在。上述方法能快速准确的判断激光焊接过程中是否存在缺陷。

技术领域

本发明涉及激光焊接质量在线诊断领域，尤其涉及一种基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法。

背景技术

激光焊接以高能量密度的激光作为热源，使金属熔化形成焊接接头，是一种高效精密焊接方法。近年来，随着航空航天、汽车、微电子、轻工业、医疗等行业的迅速发展，产品零件的形状越来越复杂，对焊接构件的表面形状和变形的要求也越来越高，传统的焊接方法难以满足其需要，为此激光焊得到了广泛的重视。为了提高激光焊接的效率，减少焊接接头的缺陷，焊接缺陷在线诊断方法不可或缺，传统的离线检测方法费时费力还需要专业的设备与相关的操作人员。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种基于光谱信息的激光焊接缺陷的在线诊断方法，以便快速准确的判断出激光焊接过程中是否存在焊接缺陷。

为了实现上述目的，本发明提出了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，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。