CN107234359A - 一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法 - Google Patents

一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107234359A
CN107234359A CN201710533563.0A CN201710533563A CN107234359A CN 107234359 A CN107234359 A CN 107234359A CN 201710533563 A CN201710533563 A CN 201710533563A CN 107234359 A CN107234359 A CN 107234359A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
workpiece
data acquisition
laser generator
conditioning circuit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710533563.0A
Other languages
English (en)
Inventor
薛海峰
葛怀普
孟宪伟
火巧英
夏宁
周成候
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing Zhongche Puzhen Urban Rail Vehicle Co Ltd
Original Assignee
Nanjing Zhongche Puzhen Urban Rail Vehicle Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing Zhongche Puzhen Urban Rail Vehicle Co Ltd filed Critical Nanjing Zhongche Puzhen Urban Rail Vehicle Co Ltd
Priority to CN201710533563.0A priority Critical patent/CN107234359A/zh
Publication of CN107234359A publication Critical patent/CN107234359A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K31/00—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups
    • B23K31/12—Processes relevant to this subclass, specially adapted for particular articles or purposes, but not covered by only one of the preceding main groups relating to investigating the properties, e.g. the weldability, of materials
    • B23K31/125—Weld quality monitoring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2101/00—Articles made by soldering, welding or cutting
    • B23K2101/006—Vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K2103/00—Materials to be soldered, welded or cut
    • B23K2103/02—Iron or ferrous alloys
    • B23K2103/04—Steel or steel alloys

Abstract

本发明公开了一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统，包括工件、激光发生器、信号拾取装置、信号调理电路、数据采集及信号分析电路，激光发生器设置于工件的正上方，信号拾取装置的输出端与信号调理电路的输入端相连接，信号调理电路的输出端与数据采集及信号分析电路的输入端相连接，激光发生器用来对工件进行加工，信号拾取装置用来准确获取激光发生器加工过程中反映工件加工质量的信息并传输给信号调理电路，信号调理电路用来将传感信号转换或放大传送到数据采集及信号分析电路，数据采集及信号分析电路用来对来自信号调理电路的信号进行A/D转换、完成信号的在线数据采集与记录，并通过时域分析、频域分析以及时频分析手段实现信号中有效信息的挖掘，并实时监测激光发生器对工件加工过程的稳定性，当出现加工缺陷时进行实时报警。

Description

一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法
技术领域
本发明涉及一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法，属于焊接质量监测技术领域。
背景技术
激光深熔焊是一个比较复杂的物理化学过程，焊缝质量从根本上说是由熔池流动状态与小孔行为所决定的，但由于激光深熔焊过程中能量的传递机理和物理过程非常复杂，小孔稳定存在的动态平衡条件、各种因素对熔池形态的影响机理等问题，迄今还没有完整的、系统的理论对其进行描述和解释，因此往往在对功率、速度等常规工艺参数的严格控制条件下无法保证激光焊接过程和质量的稳定性。
不锈钢车体很主要的一个竞争优势就是外型美观，不用油漆涂装油漆。对于不锈钢板外表面为列车蒙皮外表的情况，为了保证车体外观质量，搭接焊只能采用非熔透型焊接，尽量使不锈钢板外表面没有焊接印痕。这样就造成了搭接焊缝熔深难以监测，可能造成车体质量问题。同时由于焊缝路径较长，在对接装配时容易出现错边及间隙缺陷，这些缺陷都会对焊缝质量产生影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，针对技术背景中不锈钢列车车体在激光焊接过程中质量难以得到有效监控的问题，本发明提供了一种新的用于不锈钢列车车体激光焊接在线监测系统及方法。
为解决上述技术问题，本发明提供一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统，其特征在于，包括工件、激光发生器、信号拾取装置、信号调理电路、数据采集及信号分析电路，激光发生器设置于工件的正上方，信号拾取装置的输出端与信号调理电路的输入端相连接，信号调理电路的输出端与数据采集及信号分析电路的输入端相连接，激光发生器用来对工件进行加工，信号拾取装置用来准确获取激光发生器加工过程中反映工件加工质量的信息并传输给信号调理电路，信号调理电路用来将传感信号转换或放大传送到数据采集及信号分析电路，数据采集及信号分析电路用来对来自信号调理电路的信号进行A/D转换、完成信号的在线数据采集与记录，并通过时域分析、频域分析以及时频分析手段实现信号中有效信息的挖掘，并实时监测激光发生器对工件加工过程的稳定性，当出现加工缺陷时进行实时报警。
作为一种较佳的实施例，信号拾取装置包括传感器、传感器安装装置，传感器安装设置于传感器安装装置上，传感器用来对激光发生器对工件的加工信息进行采集。
作为一种较佳的实施例，信号拾取装置设置于工件的侧上方。
作为一种较佳的实施例，数据采集及信号分析电路包括数据采集卡，数据采集卡的频率为200KHZ，数据采集卡设置有8路模拟信号采集接口。
作为一种较佳的实施例，信号拾取装置采集的信息为激光发生器对工件焊接过程中的金属蒸汽及熔池产生的光信号，并转换为电信号。
本发明还提出一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测方法，包括如下步骤：
步骤SS1：激光发生器在对不锈钢列车车体进行激光焊接时，集成到焊接头上的信号拾取装置实时提取激光焊接过程中金属蒸汽及熔池产生的光信号，并将光信号转换为电信号，然后传输给信号调理电路；
步骤SS2：信号调理电路对步骤SS1中的电信号进行滤波、转换和放大，并传输给数据采集及信号分析电路；
步骤SS3：数据采集及信号分析电路对来自信号调理电路的信号进行A/D转换、完成信号的在线数据采集与记录，并通过时域分析、频域分析以及时频分析手段实现信号中有效信息的挖掘，并实时监测激光发生器对工件加工过程的稳定性，当焊接过程中出现加工缺陷时，通过信号时域及频域的变化判别缺陷的位置及数量，并进行实时报警。
本发明所达到的有益效果：第一，本发明通过反复的调试与设计，研制了一套适应性好、可靠性高、功能强大、易于扩充的激光焊接在线监测系统，该系统能够有效地与焊接设备集成到一起、完成焊接过程中信号的高速采集与记录、具备时域分析及频域分析等手段；第二，本发明通过大量的实验，建立了焊缝熔深与监测信号的经验数据模型，为非穿透激光深熔焊熔深的实时监测及预测提供理论指导与实验依据；第三，本发明采集并分析常见不良激光加工过程的信号，深入了解焊接过程的内部变化，提取能够用于实时识别常见缺陷的有效判据，为各种焊接缺陷高可靠性的自动识别提供理论与实验依据。
附图说明
图1是本发明的实施例的结构示意图。
图中标记的含义：1-工件，2-激光发生器，3-信号拾取装置，4-信号调理电路，5-数据采集及信号分析电路。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1是本发明的实施例的结构示意图。本发明提出一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统，其特征在于，包括工件1、激光发生器2、信号拾取装置3、信号调理电路4、数据采集及信号分析电路5，激光发生器2设置于工件1的正上方，信号拾取装置3的输出端与信号调理电路4的输入端相连接，信号调理电路4的输出端与数据采集及信号分析电路5的输入端相连接，激光发生器2用来对工件1进行加工，信号拾取装置3用来准确获取激光发生器2加工过程中反映工件1加工质量的信息并传输给信号调理电路4，信号调理电路4用来将传感信号转换或放大传送到数据采集及信号分析电路5，数据采集及信号分析电路5用来对来自信号调理电路4的信号进行A/D转换、完成信号的在线数据采集与记录，并通过时域分析、频域分析以及时频分析手段实现信号中有效信息的挖掘，并实时监测激光发生器2对工件1加工过程的稳定性，当出现加工缺陷时进行实时报警。
作为一种较佳的实施例，信号拾取装置3包括传感器、传感器安装装置，传感器安装设置于传感器安装装置上，传感器用来对激光发生器2对工件1的加工信息进行采集。
作为一种较佳的实施例，信号拾取装置3设置于工件1的侧上方。
作为一种较佳的实施例，数据采集及信号分析电路5包括数据采集卡，数据采集卡的频率为200KHZ，数据采集卡设置有8路模拟信号采集接口。
作为一种较佳的实施例，信号拾取装置3采集的信息为激光发生器2对工件1焊接过程中的金属蒸汽及熔池产生的光信号，并转换为电信号。
本发明还提出一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测方法，包括如下步骤：
步骤SS1：激光发生器2在对不锈钢列车车体进行激光焊接时，集成到焊接头上的信号拾取装置3实时提取激光焊接过程中金属蒸汽及熔池产生的光信号，并将光信号转换为电信号，然后传输给信号调理电路4；
步骤SS2：信号调理电路4对步骤SS1中的电信号进行滤波、转换和放大，并传输给数据采集及信号分析电路5；
步骤SS3：数据采集及信号分析电路5对来自信号调理电路4的信号进行A/D转换、完成信号的在线数据采集与记录，并通过时域分析、频域分析以及时频分析手段实现信号中有效信息的挖掘，并实时监测激光发生器2对工件1加工过程的稳定性，当焊接过程中出现加工缺陷时，通过信号时域及频域的变化判别缺陷的位置及数量，并进行实时报警。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统，其特征在于，包括工件(1)、激光发生器(2)、信号拾取装置(3)、信号调理电路(4)、数据采集及信号分析电路(5)，所述激光发生器(2)设置于所述工件(1)的正上方，所述信号拾取装置(3)的输出端与所述信号调理电路(4)的输入端相连接，所述信号调理电路(4)的输出端与所述数据采集及信号分析电路(5)的输入端相连接，所述激光发生器(2)用来对所述工件(1)进行加工，所述信号拾取装置(3)用来准确获取所述激光发生器(2)加工过程中反映所述工件(1)加工质量的信息并传输给所述信号调理电路(4)，所述信号调理电路(4)用来将传感信号转换或放大传送到所述数据采集及信号分析电路(5)，所述数据采集及信号分析电路(5)用来对来自所述信号调理电路(4)的信号进行A/D转换、完成信号的在线数据采集与记录，并通过时域分析、频域分析以及时频分析手段实现信号中有效信息的挖掘，并实时监测所述激光发生器(2)对所述工件(1)加工过程的稳定性，当出现加工缺陷时进行实时报警。
2.根据权利要求1所述的一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统，其特征在于，所述信号拾取装置(3)包括传感器、传感器安装装置，所述传感器安装设置于所述传感器安装装置上，所述传感器用来对所述激光发生器(2)对所述工件(1)的加工信息进行采集。
3.根据权利要求1所述的一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统，其特征在于，所述信号拾取装置(3)设置于所述工件(1)的侧上方。
4.根据权利要求1所述的一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统，其特征在于，所述数据采集及信号分析电路(5)包括数据采集卡，所述数据采集卡的频率为200KHZ，所述数据采集卡设置有8路模拟信号采集接口。
5.根据权利要求1所述的一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统，其特征在于，所述信号拾取装置(3)采集的信息为所述激光发生器(2)对所述工件(1)焊接过程中的金属蒸汽及熔池产生的光信号，并转换为电信号。
6.一种采用权利要求1所述的不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统的方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤SS1：激光发生器(2)在对不锈钢列车车体进行激光焊接时，集成到焊接头上的信号拾取装置(3)实时提取激光焊接过程中金属蒸汽及熔池产生的光信号，并将所述光信号转换为电信号，然后传输给所述信号调理电路(4)；
步骤SS2：所述信号调理电路(4)对所述步骤SS1中的电信号进行滤波、转换和放大，并传输给所述数据采集及信号分析电路(5)；
步骤SS3：所述数据采集及信号分析电路(5)对来自所述信号调理电路(4)的信号进行A/D转换、完成信号的在线数据采集与记录，并通过时域分析、频域分析以及时频分析手段实现信号中有效信息的挖掘，并实时监测所述激光发生器(2)对所述工件(1)加工过程的稳定性，当焊接过程中出现加工缺陷时，通过信号时域及频域的变化判别缺陷的位置及数量，并进行实时报警。
CN201710533563.0A 2017-07-03 2017-07-03 一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法 Pending CN107234359A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710533563.0A CN107234359A (zh) 2017-07-03 2017-07-03 一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710533563.0A CN107234359A (zh) 2017-07-03 2017-07-03 一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107234359A true CN107234359A (zh) 2017-10-10

Family

ID=59990414

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710533563.0A Pending CN107234359A (zh) 2017-07-03 2017-07-03 一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107234359A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112872631A (zh) * 2020-12-02 2021-06-01 深圳市裕展精密科技有限公司 焊接检测方法、装置及计算机可读存储介质

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101081459A (zh) * 2007-06-29 2007-12-05 华中科技大学 三维激光焊接和切割过程的实时监测装置
CN101328584A (zh) * 2007-06-19 2008-12-24 上海海事大学 激光熔覆实时监测系统
CN202763280U (zh) * 2012-08-24 2013-03-06 无锡汉神电气有限公司 基于旁轴ccd的激光焊接质量在线监测装置
US20150001196A1 (en) * 2013-07-01 2015-01-01 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for monitoring laser welding bead
CN204221169U (zh) * 2014-09-29 2015-03-25 天津滨孚企业管理咨询有限公司 基于ccd传感器的焊接参数图像采集系统
CN104741802A (zh) * 2015-03-30 2015-07-01 中国石油天然气集团公司 一种焊接质量监测系统及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101328584A (zh) * 2007-06-19 2008-12-24 上海海事大学 激光熔覆实时监测系统
CN101081459A (zh) * 2007-06-29 2007-12-05 华中科技大学 三维激光焊接和切割过程的实时监测装置
CN202763280U (zh) * 2012-08-24 2013-03-06 无锡汉神电气有限公司 基于旁轴ccd的激光焊接质量在线监测装置
US20150001196A1 (en) * 2013-07-01 2015-01-01 Electronics And Telecommunications Research Institute Apparatus and method for monitoring laser welding bead
CN204221169U (zh) * 2014-09-29 2015-03-25 天津滨孚企业管理咨询有限公司 基于ccd传感器的焊接参数图像采集系统
CN104741802A (zh) * 2015-03-30 2015-07-01 中国石油天然气集团公司 一种焊接质量监测系统及方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
王春明: "基于多传感器的激光焊接质量实时诊断及其理论基础", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(博士)工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112872631A (zh) * 2020-12-02 2021-06-01 深圳市裕展精密科技有限公司 焊接检测方法、装置及计算机可读存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Lv et al. Automated control of welding penetration based on audio sensing technology
RU2545501C2 (ru) Способ и устройство для анализа колебаний, а также база данных образов для них и применение базы данных образов
CN102004056B (zh) 自冲铆接质量在线检测系统及其检测方法
CN100451895C (zh) 用于控制工业过程的质量的方法
Sun et al. Sensor systems for real-time monitoring of laser weld quality
CN101354369B (zh) 一种电弧螺柱焊波形检测装置
Chen et al. A spectroscopic method based on support vector machine and artificial neural network for fiber laser welding defects detection and classification
CN100464269C (zh) 一种用于控制工业过程的质量的方法和系统
CN110695562A (zh) 一种焊接质量在线检测系统及方法
CN103323458B (zh) 一种焊缝检测装置、焊缝检测系统及焊缝检测方法
CN103143815B (zh) 基于波形匹配的旋转电弧窄间隙气保焊焊缝偏差识别方法
CN102528225A (zh) 一种gtaw焊接熔透状态的声音信号传感及预测方法
CN101081459A (zh) 三维激光焊接和切割过程的实时监测装置
US20090283569A1 (en) System and method for monitoring welding
CN103207178A (zh) 一种激光冲击强化效果的在线检测方法和装置
CN109297976B (zh) 基于激光焊接能量分配的激光穿透焊缺陷检测平台及方法
KR20130036104A (ko) 초음파용접의 실시간 품질 측정방법
CN107234359A (zh) 一种不锈钢列车车体激光焊接质量在线监测系统及方法
CN103207237A (zh) 一种对接焊缝的焊缝特征导波检测方法
KR20190081614A (ko) 초음파를 이용한 용접부의 용접품질 검사 시스템
CN111426639B (zh) 一种超快激光异种材料焊接质量评判方法及系统
US7690260B2 (en) Method and system having ultrasonic sensor movable by translation device for ultrasonic profiling of weld samples
JP5183369B2 (ja) レーザ溶接システムの異常検出方法
JPH11285824A (ja) ステンレス薄板すみ肉ｔｉｇ溶接の溶接欠陥検知方法及び溶接診断機能付自動溶接装置
CN109128446A (zh) 一种交流钨极氩弧焊电弧声音信号特征快速提取方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171010

RJ01 Rejection of invention patent application after publication