國外去年開始開發和測試新的焊縫監測和跟蹤系統。該系統正在開發中，以便能夠進行過程監控和故障識別，目的是減少航空航天工業中激光焊接結構的焊后檢查負擔。

項目背景

激光焊接在制造高價值，安全關鍵應用時具有顯著優勢 - 提供低失真和高性能的連接方式。

然而，窄的工藝公差可能使維持焊接質量成為一項挑戰。未能監控和控制零件準備和清潔度，零件放置和接縫裝配以及工藝本身的參數都可能導致焊接缺陷。

國外一家公司去年正在通過開發一個能夠實時接縫檢測，檢查和跟蹤，多傳感器過程監控以及基于這些傳感器信號的觀察變化，可能的設置，設備或自動警報的系統來應對這一挑戰。

該項目在現有的焊縫發現，檢測和跟蹤系統中，結合內置LED同軸照明以及焊縫和焊接區域的成像，以及與傳感器嵌入式輸送光纖的即插即用兼容性獲得用于額外的過程監控。

具體而言，該項目中的TWI角色是建立該系統的操作和功能的專有技術，并確定其故障檢測功能，然后協助在GKN驗證此性能，并確認其用于減少依賴昂貴且耗時的離線無損檢測。

工作計劃

PERMANOVA在BIT ADDICT的軟件開發支持下，開發出一種激光焊接頭，內置高強度綠色LED接縫/工藝區照明。然后使用具有匹配的窄帶通濾波器的同軸連接的CMOS相機在焊接之前或焊接期間獲得接縫的視圖，用于檢查和跟蹤目的。

該相機還能夠觀察和記錄（當前為100fps）入射激光束與被焊接材料之間的相互作用點的同軸圖像。為了進一步保證，頭部本身還監測和記錄關鍵光學元件的溫度，以及蓋玻片的健康狀況（散射光和溫度）。

TWI正在設計和執行一系列迭代焊接試驗，使用該設備處理與GKN有關的材料和材料厚度，以確定該系統的性能并指導其進一步發展。

進一步的發展是該系統還能夠與（以高達1000Hz的速率）通信的傳感器光纖通信并記錄數據。使用適當的光纖，還可以在焊接期間監測諸如反向散射激光輻射量和來自處理區域的光發射的信號。

通過適當的系統培訓，焊后視頻回放和傳感器信號評估可用于焊接質量和/或故障確定。信號和圖像分析程序還提供了實時故障診斷的方法。

這些分析表明，該系統能夠檢測激光焊接過程中的許多可能的問題和故障，包括：

接縫位置不正確。

關節配合不良。

蓋住載玻片污染。

焊接過程中使用的光束功率不正確。

部分和完全滲透之間的變化。

焊接過程中使用的焦點不正確。

氣體屏蔽不足。

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