Monitorizare-în timp real-în timp real în sudarea cu laser

Monitorizarea procesului-în timp real este esențială pentru asigurarea calității sudurii în sudarea cu laser. Detecția bazată pe-viziune, ca metodă de monitorizare fără-contact, a devenit una dintre tehnicile cele mai utilizate pe scară largă. Prin captarea semnalelor optice din zona de sudare, sistemele de viziune permit operatorilor să observe dinamica bazinului de sudură și comportamentul găurii cheii, oferind date valoroase pentru evaluarea calității și controlul procesului.

Însudare cu laser, sistemele de-monitorizare a proceselor în timp real sunt clasificate în principal în două configurații bazate pe unghiul de achiziție a semnalului optic: off-axa și coaxial.

• Supravegherea-axului:Captează semnalele de proces de sus sau de pe partea laterală a bazinului de sudură la un unghi specific față de fasciculul laser.
• Monitorizare coaxială:Extrage semnalele de imagine direct de deasupra bazinului de sudură și a găurii cheii, aliniate în linie cu axa fasciculului laser.

În plus, pe baza sursei de iluminare, detecția vizuală poate fi clasificată în sisteme active și pasive. Sistemele active utilizează o sursă de lumină auxiliară pentru iluminarea în afara-axa sau coaxială a bazinului de topire și a găurii cheii. În schimb, sistemele pasive se bazează pe radiația naturală emisă de plasmă sau pe radiația termică de la metalul lichid din bazinul topit ca semnal de imagine.

În detectarea vederii în afara-axa, poziționarea și instalarea senzorului sunt relativ simple și convenabile, iar calea optică pentru achiziția imaginii este simplă. Iluminarea convențională în afara-axei este, de asemenea, ușor de implementat. Cu toate acestea, această configurație are un dezavantaj semnificativ: nu poate surprinde clar geometria plană a găurii cheii. În plus, găzduirea senzorului de viziune în afara-axei și a dispozitivelor de montare ale acestuia necesită o cantitate considerabilă de spațiu fizic în jurul capului de sudură.

Senzorii de vedere coaxiali depășesc constrângerile de spațiu privind direct în jos în gaura cheii de deasupra. Prin procesarea imaginilor coaxiale capturate ale bazinului topit și ale găurii cheii, sistemul poate monitoriza și evalua starea-în timp real a procesului de sudare. În comparație cu senzorii în afara-axei, configurația coaxială oferă avantaje notabile, inclusiv o structură compactă, cerințe minime de spațiu și integrare perfectă cu lentila de focalizare laser.

Cu toate acestea, separarea și extragerea semnalului de imagistică coaxial din fasciculul laser de mare-putere rămâne principala provocare tehnică.

Din fericire, progresele în fabricarea componentelor optice au rezolvat în mod eficient acest blocaj:

Pentru laserele cu stare solidă-scurtă cu lungime de undă- (de exemplu, Nd:YAG sau lasere cu fibră):

Un divizor de fascicul este de obicei integrat în calea optică laser. Acest lucru permite semnalelor optice care se reflectă din bazinul topit să fie deviate sau filtrate în senzorul camerei, realizând o separare curată de fasciculul laser principal.

Pentru lasere cu lungime de undă lungă-(de exemplu, lasere cu CO₂):

Semnalul de imagine din bazinul topit este extras în mod tradițional prin răzuirea sau focalizarea luminii printr-o micro-gaura din oglinda rotativă pentru a monitoriza variațiile adâncimii găurii cheii. Cu toate acestea, această metodă are limitări inerente, deoarece acuratețea rezultatelor este puternic influențată de condițiile de sudare fluctuante și de interferența cu plasmă.