一种激光焊接过程质量控制系统及控制方法与流程

1.本发明属于汽车技术领域，具体的说是一种激光焊接过程质量控制系统及控制方法。


背景技术：

2.激光焊接具有功率密度高、能量集中、生产效率高、灵活性高、焊缝质量高、易于实现自动化、被焊工件热变形小、热影响区小、可焊接难熔材料及异种材料、不受磁场的影响等优点。实际激光焊接工件的过程是一个复杂的物理化学过程，其受众多因素的影响和作用。如：等离子屏蔽问题，激光焊接中母材受热熔化、汽化形成深熔小孔时，孔中充满金属蒸汽，金属气体与激光作用形成等离子云。等离子云吸收和反射性很强，降低金属材料对激光的吸收率，使激光的能量利用率降低。等离子云强烈时还可能对激光产生负透镜效应，严重影响激光束的聚焦效果。另外，长时间进行激光焊接作业时，光学元器件的长时间受热，表面状态和性能均会发生变化，影响焊接质量。除此之外，激光光斑直径很小，热作用区小，桥接能力很差，对焊缝接头对准的平整度和精度要求很高。在长时间的激光焊接过程中，机械系统的重复定位精度下降，装夹具在长期的操作过程中产生局部微小变形等，从而造成装夹具可能存在间隙过大，错位等装备缺陷。进而影响激光焊接产品质量。
3.为了有效检测与控制激光焊接的质量，现有焊接过程监测技术均停留在单一的视觉外观监测、温度监测、等离子浓度监测等，并不能全面、本质的反映焊接产品质量的优劣，从而生产大量的不合格产品，带来资源、环境、安全等一系列问题。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种激光焊接过程质量控制系统及控制方法，能够实现焊接过程的监测和焊接过程的智能控制，以消除加工人员主观判断的影响，提高焊缝质量及加工效率，解决了现有焊接过程监测技术存在的上述问题。
5.本发明技术方案结合附图说明如下：
6.第一方面，本发明提供了一种激光焊接过程质量控制系统，包括工业相机1、比色测温仪2和光电传感器3、数据处理模块和控制模块；所述工业相机1、比色测温仪2和光电传感器3均设置在工作台5上，工件4的上方；所述工件4放置在工作台5上；所述工业相机1、比色测温仪2和光电传感器3均和数据处理模块连接；所述数据处理模块和控制模块连接。
7.第二方面，本发明还提供了一种激光焊接过程质量控制方法，通过一种激光焊接过程质量控制系统实现，包括以下步骤：
8.步骤一、工业相机1、比色测温仪2和光电传感器3将采集的数据发送给数据处理模块；
9.步骤二、数据处理模块接收数据后和已设定的阈值进行比对，判断及预测焊缝质量，并且将结果发送给控制模块；
10.步骤三、控制模块处理特征数据，给激光焊接系统发送控制信号，实现焊接过程的
智能控制。
11.进一步的，所述工业相机1，用于定位工件4焊接位置，实现实时视觉外观的监测。
12.进一步的，所述视觉外观包括熔池和匙孔。
13.进一步的，所述比色测温仪2，用于实现实时温度监测。
14.进一步的，所述光电传感器3，用于实现实时光强监测与缺陷监测。
15.进一步的，所述数据处理模块和控制模块的功能由一种终端执行。
16.进一步的，所述终端包括处理器和存储器。
17.本发明的有益效果为：
18.1)本发明具有监测功能和质量控制功能；
19.2)本发明工作时将监测装置置于焊枪前段，焊接的进行时与焊枪同步行走，实现焊接过程的监测，通过质量控制系统实现焊接过程的智能控制，以消除加工人员主观判断的影响，提高焊缝质量及加工效率。
附图说明
20.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本发明所述的一种激光焊接过程质量控制系统的结构示意图；
22.图2为本发明所述的一种激光焊接过程质量控制方法的示意图。
23.图中：
24.1、工业相机；
25.2、比色测温仪；
26.3、光电传感器；
27.4、工件；
28.5、工作台；
29.6、激光焊接系统。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
31.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
32.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”等方位或位置关系为基于附图
所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
33.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
34.实施例一
35.参阅图1，本发明实施例提供了一种激光焊接过程质量控制系统，其特征在于，包括工业相机1、比色测温仪2和光电传感器3、数据处理模块和控制模块；所述工业相机1、比色测温仪2和光电传感器3均设置在工作台5上，工件4的上方；所述工件4放置在工作台5上；所述工业相机1、比色测温仪2和光电传感器3均和数据处理模块连接；所述数据处理模块和控制模块连接。
36.其中，所述工业相机1，用于定位焊接位置，实现实时熔池、匙孔等视觉外观监测；
37.所述比色测温仪2，用于实现实时温度监测；
38.所述光电传感器3，用于实现实时光强监测与缺陷监测；
39.所述数据处理模块，用于将工业相机1、比色测温仪2、光电传感器3的数据流与已设定的阈值进行比对，判断及预测焊缝质量；
40.所述控制模块，用于处理特征数据，给激光焊接系统发送控制信号，实现焊接过程的智能控制。
41.所述工作相机1、比色测温仪2和光电传感器3作为过程监测装置；工作时将监测装置置于焊枪前段，焊接的进行时与焊枪同步行走，实现焊接过程的监测。
42.其中，工业相机1置于焊枪前段，激光焊接过程中随焊枪同步行走，完成焊缝视觉识别与焊缝定位，实现实时熔池、匙孔监测。同时可观测焊缝质量的优劣；
43.比色测温仪2置于焊枪侧上方，激光焊接过程中也随焊枪同步行走，完成实时温度及温度分布的监测。
44.比色测温仪2可以克服灰尘、水汽、工件表面状态变化的影响，准确地测量温度。
45.光电传感器3水平置于焊缝侧方，激光焊接过程中同样随焊枪同步行走，以实现实时的光强监测。
46.控制模块接受特征数据和知识后做出决策，将控制信号传递给激光焊接系统，焊接系统相应的做出调整，实现激光焊接过程的智能控制。
47.所述数据处理模块和控制模块作为质量控制装置，通过质量控制装置实现焊接过程的智能控制，以消除加工人员主观判断的影响，提高焊缝质量及加工效率。
48.参阅图2，一种激光焊接过程质量控制方法，通过一种激光焊接过程质量控制系统实现，包括以下步骤：
49.步骤一、工业相机1、比色测温仪2和光电传感器3将采集的数据发送给数据处理模块；
50.所述工业相机1，用于定位工件4焊接位置，实现实时视觉外观的监测。
51.所述视觉外观包括熔池和匙孔。
52.所述比色测温仪2，用于实现实时温度监测。
53.所述光电传感器3，用于实现实时光强监测与缺陷监测。
54.步骤二、数据处理模块接收数据后和已设定的阈值进行比对，判断及预测焊缝质量，并且将结果发送给控制模块；
55.步骤三、控制模块处理特征数据，给激光焊接系统发送控制信号，实现焊接过程的智能控制。
56.所述数据处理模块和控制模块的功能由一种终端执行。
57.所述终端包括处理器和存储器。
58.存储器中的非暂态的计算机可读存储介质用于存储至少一个指令，该至少一个指令用于被处理器所执行以实现本技术中提供的一种激光焊接过程质量控制方法。
59.本发明还提供了一种应用程序产品，包括一条或多条指令，该一条或多条指令可以由上述装置的处理器执行，以完成上述一种激光焊接过程质量控制方法。
60.综上，本发明通过采用监测装置采集得到焊缝外观、光强以及温度的数据流，并通过客观的对比分析判断、预测得到焊缝质量优劣，从而消除了加工人员主观因素的影响。此外从外形、温度、光强的变化基本能较全面的反应激光焊接情况，通过系统的自行判断，减少人为判断的时间，使产品质量和生产效率均大幅度提高。
61.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
62.以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明的保护范围并不局限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
63.另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
64.此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

技术特征：
1.一种激光焊接过程质量控制系统，其特征在于，包括工业相机(1)、比色测温仪(2)和光电传感器(3)、数据处理模块和控制模块；所述工业相机(1)、比色测温仪(2)和光电传感器(3)均设置在工作台(5)上，工件(4)的上方；所述工件(4)放置在工作台(5)上；所述工业相机(1)、比色测温仪(2)和光电传感器(3)均和数据处理模块连接；所述数据处理模块和控制模块连接。2.一种激光焊接过程质量控制方法，通过一种激光焊接过程质量控制系统实现，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、工业相机(1)、比色测温仪(2)和光电传感器(3)将采集的数据发送给数据处理模块；步骤二、数据处理模块接收数据后和已设定的阈值进行比对，判断及预测焊缝质量，并且将结果发送给控制模块；步骤三、控制模块处理特征数据，给激光焊接系统发送控制信号，实现焊接过程的智能控制。3.根据权利要求2所述的一种激光焊接过程质量控制方法，其特征在于，所述工业相机(1)，用于定位工件(4)焊接位置，实现实时视觉外观的监测。4.根据权利要求3所述的一种激光焊接过程质量控制方法，其特征在于，所述视觉外观包括熔池和匙孔。5.根据权利要求2所述的一种激光焊接过程质量控制方法，其特征在于，所述比色测温仪(2)，用于实现实时温度监测。6.根据权利要求2所述的一种激光焊接过程质量控制方法，其特征在于，所述光电传感器(3)，用于实现实时光强监测与缺陷监测。7.根据权利要求2所述的一种激光焊接过程质量控制方法，其特征在于，所述数据处理模块和控制模块的功能由一种终端执行。8.根据根权利要求7所述的一种激光焊接过程质量控制方法，其特征在于，所述终端包括处理器和存储器。

技术总结
本发明属于是一种激光焊接过程质量控制系统及控制方法。质量控制系统包括工业相机、比色测温仪和光电传感器、数据处理模块和控制模块；工业相机、比色测温仪和光电传感器均设置在工作台上；工业相机、比色测温仪和光电传感器均和数据处理模块连接；数据处理模块和控制模块连接。控制方法包括：一、工业相机、比色测温仪和光电传感器将采集的数据发送给数据处理模块；二、数据处理模块判断及预测焊缝质量，并且将结果发送给控制模块；三、控制模块处理特征数据，给激光焊接系统发送控制信号，实现焊接过程的控制。本发明能够实现焊接过程的监测和焊接过程的智能控制，以消除加工人员主观判断的影响，提高焊缝质量及加工效率。提高焊缝质量及加工效率。提高焊缝质量及加工效率。


技术研发人员：刘春辉 张吉军 王晓秋 曹华 王甫峰
受保护的技术使用者：中国第一汽车股份有限公司
技术研发日：2023.06.21
技术公布日：2023/10/15