一种激光焊接监测装置及方法与流程

本发明涉及激光焊接监测领域，更具体地，涉及一种监测激光焊接温度和焊接面积的装置及方法。

背景技术：

1、焊接技术是连接两块或者两块以上金属母材的常用方法，随着工业精度要求的提高，对焊接焊缝质量的要求也越来越高，焊接技术也从传统的电弧焊、氧气乙炔焊接发展为激光焊接，激光焊接是利用激光束的高能量密度，对待焊接金属母材的焊接区域进行集中加热，形成熔池，进而实现焊接，激光焊接在小区域焊接以及精确焊接中具有明显的优势。

2、在激光焊接中，为了实现高质量的焊接，必须对焊接区域面积以及焊接区域的温度进行控制，温度太低则得不到焊接的要求，温度太高则会对母材的材质产生影响，现有技术中已经有相关的技术对激光焊接时的焊接温度进行监测和控制，如专利jp2013166351a即公开了采用红外传感器检测焊接区域的温度，以判断激光焊接状态，同时，现有技术中还存在通过图像传感器检测焊接温度的方式，但上述方式均存在明显的缺陷，其中红外传感器是利用红外热辐射监测焊接温度，但由于焊接区域温度不均匀，容易产生误判，而图像传感器不仅图像处理过程复杂，而且由于焊接区域的不均匀性，同样存在误判的问题，且现有技术中也并未出现可以同时检测焊接区域温度和焊接面积的技术方案。

技术实现思路

1、本发明针对现有技术中存在的上述技术问题，提供了一种同时监测激光焊接区域焊接面积以及焊接温度的装置及方法，且具有很高的检测精度。

2、根据本发明的第一方面，提供了一种激光焊接监测装置，用于监测激光焊接过程中的焊接温度以及焊接区域的面积，包括探测信号发生装置，探测器以及信号装置，其中探测信号发生装置用于发射x射线探测信号至母材上的待焊接区域，探测器用于探测x射线经所述待焊接区域之后的衍射信号，信号处理装置用于处理探测器探测得到的衍射信号，并根据衍射信号获得母材待焊接区域的焊接温度信息以及焊接面积信息。

3、在上述技术方案的基础上，本发明还可以作出如下改进。

4、可选的，探测信号发生装置所发射的x射线探测信号至少覆盖母材的待焊接区域。

5、可选的，测信号发生装置所产生的x射线探测信号可以为平行的面形x射线，以覆盖母材的待焊接区域，测信号发生装置所产生的x射线探测信号也可以为线型x射线，在探测时，线型x射线通过扫描覆盖激光焊接的待焊接区域。

6、可选的，监测装置还包括控制装置，控制装置与信号处理装置连接，所述信号处理装置将焊接区域的温度信息输入至控制装置，控制装置根据温度信息调整焊接激光器的激光功率。

7、可选的，检测装置还包括显示装置，显示装置与信号处理装置连接，信号处理装置将焊接区域的温度信息以及焊接面积信息输入至显示装置，显示装置将焊接区域的温度信息以及焊接面积信息进行显示。

8、可选的，探测信号发生装置包括x射线源以及可见光源， x射线源产生的x射线与可见光源产生的可见光同轴，并同轴照射于母材上的待焊接区域。

9、可选的，探测信号发生装置还包括位置调节装置，位置调节装置可调节探测信号发生装置的三维位置，从而将探测信号发生装置发射的x射线照射在待焊接区域上，并且可以进一步调节x射线对于母材的入射角度。

10、根据本发明的第二方面，提供一种激光焊接监测方法，其采用上述的激光焊接监测装置，包括以下步骤：

11、s1、启动焊接激光器，将焊接激光照射于母材上待焊接的区域，实施激光焊接；

12、s2、探测信号发生装置发射x射线探测信号，将探测x射线照射于母材上的焊接区域，同时通过探测探测x射线的衍射信号；

13、s3、将探测器的探测信号输入至信号处理装置，信号处理装置通过分析x射线的衍射信号，获得焊接区域的焊接温度信息和焊接面积信息。

14、可选的，在步骤s3 之后还包括：

15、s4、信号处理装置将温度信息输入控制装置，控制装置根据温度信息调整焊接激光器的功率。

16、可选的，在步骤s3 之后还包括：

17、步骤s4´、信号处理装置将获得的焊接温度信息和焊接面积信息输入至显示装置，显示装置将焊接区域的所述温度信息以及所述焊接面积信息进行显示。

18、与现有技术相比，本申请的技术方案具有以下有益技术效果：

19、（1）本申请通过采用x射线照射于母材的待焊接区域，可以同时获得焊接区域的温度信息以及焊接面积信息，一方面克服了现有技术中只能单一的获得焊接温度信息的缺陷，另一方面，相比于图像检测方法，本申请并不需要复杂的处理算法，同时，本申请可以将监测结果直管的展现在操作人员面前，方便操作人员对焊接过程的控制和跟追；

20、（2）本申请在由于获得了焊接区域周边母材的x射线衍射信息，根据该信息，本申请可以直观的获得母材在焊接过程中由于高温等原因引起的材质的相比，对于控制母材的焊接质量以及焊接后母材的材质性能变化具有积极的效果。

技术特征：

1.一种激光焊接监测装置，用于监测激光焊接过程中的焊接温度以及焊接区域的面积，其特征在于，包括探测信号发生装置（5），探测器（6）以及信号处理装置（7），其中探测信号发生装置（5）用于发射x射线探测信号至母材（1）上的待焊接区域（2），探测器（6）用于探测所述x射线经所述待焊接区域（2）之后的衍射信号，所述信号处理装置（7）用于处理所述探测器（6）探测得到的所述衍射信号，并根据所述衍射信号获得所述母材（2）待焊接区域的焊接温度以及焊接面积。

2.根据权利要求1所述的一种激光焊接监测装置，其特征在于，所述探测信号发生装置（5）所发射的x射线探测信号至少覆盖所述母材（1）的所述待焊接区域（2）。

3.根据权利要求2所述的一种激光焊接监测装置，其特征在于，所述探测信号发生装置（5）所发射的x射线探测信号为平行的面形x射线。

4.根据权利要求2所述的一种激光焊接监测装置，其特征在于，所述探测信号发生装置（5）所发射的x射线探测信号为线型x射线，在探测时，所述线型x射线通过扫描覆盖所述母材（1）的所述待焊接区域（2）。

5.根据权利要求1所述的一种激光焊接监测装置，其特征在于，还包括控制装置（9），所述控制装置（9）与信号处理装置（7）连接，所述信号处理装置（7）将焊接区域的温度信息输入至所述控制装置（9），所述控制装置（9）根据所述温度信息调整焊接激光器（3）的激光功率。

6.根据权利要求1所述的一种激光焊接监测装置，其特征在于，还包括显示装置（8），所述显示装置（8）与所述信号处理装置（7）连接，所述信号处理装置（7）将焊接区域的温度信息以及焊接面积信息输入至所述显示装置（8），所述显示装置（8）将焊接区域的温度信息以及焊接面积信息进行显示。

7.根据权利要求1-6任一项所述的一种激光焊接监测装置，其特征在于，所述探测信号发生装置（5）包括x射线源（51）以及可见光源（52），所述x射线源（51）产生的x射线与所述可见光源（52）产生的可见光同轴，并同轴照射于所述母材（1）上的待焊接区域（2）。

8.一种激光焊接监测方法，采用权利要求1-7任一项所述的激光焊接监测装置，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的一种激光焊接监测方法，其特征在于，在步骤s3 之后还包括：

10.根据权利要求8所述的一种激光焊接监测方法，其特征在于，在步骤s3 之后还包括：

技术总结本发明提供一种激光焊接监测装置，用于监测激光焊接过程中的焊接温度以及焊接区域的面积，监测装置包括X射线发生装置，探测器以及信号处理装置，其中X射线发生装置发射X射线探测信号至母材上的待焊接区域，探测器用于探测X射线经待焊接区域之后的衍射信号，信号处理装置用于处理探测器探测得到的衍射信号，并根据衍射信号获得母材待焊接区域的焊接温度以及焊接面积。技术研发人员：傅威,吕佑龙,刘鹏,李竟男,李雷,谢晓坤受保护的技术使用者：坤石容器制造有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/11