CN117718618B - 一种焊接质量检测系统及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种焊接质量检测系统及其方法。该检测系统包括：焊接模块，用于向待焊样品的待焊位置进行激光焊接；干涉成像探测模块，用于利用第二激光束对待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测；超声探测模块，用于利用第三激光束对待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测；数据处理与分析模块，用于将待焊样品上同一位置的检测信息融合，并输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。该系统通过将干涉成像探测模块和超声探测模块集成到同一系统当中，检测待焊位置检测焊中与焊后的焊接质量，能够获取全面且精确的焊接质量检测结果，进而能够对应调整焊接模块，提升焊接质量，该系统集成度高，结构简单，操作简便。

Description

一种焊接质量检测系统及其方法

技术领域

本发明实施例涉及质量测量技术，尤其涉及一种焊接质量检测系统及其方法。

背景技术

激光焊接是利用激光束的能量来将材料加热至熔化状态，并使它们相互融合以形成连接的过程。其基本原理是激光通过电子激发产生，并经过光学放大形成高能量的激光束。激光束经过透镜或镜头进行聚焦，使其能量密度增加到足以瞬间加热材料。激光束瞄准工件表面，能量被转化为热能，将工件表面熔化，同时引发熔融池形成。两个或多个工件的熔融池相互融合，形成焊接接头。当激光束停止时，熔融池冷却并固化形成坚固的焊接。激光焊接在许多工业领域有广泛应用，包括：用于汽车、飞机、火箭等零部件的生产，因其高精度和高强度。微小零件的精密焊接，如电路板上的元件。用于医疗设备的制造，确保高质量和无菌的焊接。在金属制造业中用于焊接不同类型的金属，如钢铁、铝和铜。用于制造工业零部件和结构组件，提供高强度和高质量的焊接。焊接管道和容器，确保其密封和结构强度。激光焊接由于其高精度、高速度和局部加热的特性，在多种行业中都是一种被广泛采用的焊接方法。

目前存在的激光焊接检测方法主要有以下两种：激光成像技术，可以提供实时的视觉反馈，能够观察焊接过程中的熔融池形态、焊缝质量等。但是对于内部缺陷不敏感，且对焊接区域表面的涂层或气体干扰敏感。X射线或其他射线检测能够检测到焊缝内部的缺陷，如气孔或裂纹，适用于查看隐藏的问题。但是设备昂贵、操作复杂，需要专业人员操作，且会产生辐射；超声波检测能够检测内部缺陷，非破坏性，适用于大多数金属材料。但是对于超声波传播的依赖性强，可能受到材料的吸收、反射和散射的影响。电磁检测可检测材料中的变化和缺陷，适用于部分金属材料，但是对于电磁波传播路径的依赖性强，可能受到材料特性和环境的干扰。机器视觉检测可以提供对焊接表面质量和平整度的评估。但是可能受到材料表面涂层或气体的影响，对于内部缺陷监测能力有限。

发明内容

本发明提供一种焊接质量检测系统及其方法，该系统能够获取更加全面、确的焊接质量检测结果，进而能够对应调整焊接模块，提升焊接质量，该系统集成度高，结构简单，操作简便，不需要进行二次操作检测。

第一方面，本发明实施例提供了一种焊接质量检测系统，所述检测系统包括：

焊接模块，用于向待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接；

干涉成像探测模块，用于利用第二激光束对所述待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息；

超声探测模块，用于利用第三激光束对所述待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息；

数据处理与分析模块，用于将所述待焊样品上同一位置的所述第一检测信息和所述第二检测信息融合获得第三检测信息，还用于将所述第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。

可选的，所述数据处理与分析模块包括：

第一特征提取单元，用于从所述第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息；

第二特征提取单元，用于从所述第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息；

特征融合单元，用于将所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息。

可选的，所述特征融合单元还用于通过串联、加权求和以及和融合模型方法中的至少一种方法，对所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息。

可选的，所述数据处理与分析模块还包括：

第一数据预处理单元，用于对所述第一检测信息依次进行去噪处理和归一化处理；

第二数据预处理单元，用于对所述第二检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。

可选的，所述焊接模块包括焊接激光光源以及位于所述焊接激光光源的出光路径上依次排列的第一短波滤光片、第一反射镜和场镜；所述焊接激光光源用于出射所述第一激光束；所述第一短波滤光片用于对所述第一激光束进行滤波；

所述第一反射镜用于改变所述第一激光束的传播方向；

所述场镜用于聚焦所述第一激光束至所述待焊样品的待焊位置。

可选的，所述干涉成像探测模块包括：

第一检测激光光源，用于出射所述第二激光束；

耦合器，所述第一检测激光光源与所述耦合器光连接，所述耦合器用于将所述第二激光束分为参考光束和样品光束；

参考臂，用于传输所述参考光束并将所述参考光束的反射光反馈至所述耦合器；

第一样品臂，用于传输所述样品光束至所述待焊样品上处于焊接状态的位置，并将所述样品光束的反射光反馈至所述耦合器；

第一光谱探测器，与所述耦合器光连接，用于探测所述参考光束与所述样品光束的反射光在所述耦合器中形成的干涉光，获得所述第一检测信息。

可选的，所述第一样品臂包括依次位于所述样品光束传播路径上的准直镜、第二短波滤光片和第二反射镜；

所述准直镜用于准直所述样品光束；

所述第二短波滤光片用于对所述样品光束的反射光进行滤波；

所述第二反射镜用于改变所述样品光束的传播方向以上所述第二激光束被引导至所述待焊样品上处于焊接状态的位置；

所述第一短波滤光片复用为所述第二短波滤光片；

所述第一反射镜复用为所述第二反射镜。

可选的，所述超声探测模块包括：

第二检测激光光源，用于出射所述第三激光束；

环形器，所述环形器的第一端口与所述第二检测激光光源光连接，用于传输所述第三激光束；

第二样品臂，与所述环形器的第二端口光连接，用于传输所述第三激光束至所述待焊样品上焊接完成的位置，并将所述第三激光束在所述待焊样品上形成的偏移光束反馈至所述环形器；

第二光谱探测器，与所述环形器的第三端口光连接，用于接收所述偏移光束，获取所述第二检测信息。

可选的，所述第二样品臂包括光学传感器，所述光学传感器位于所述环形器的所述第二端口的出光路径上，所述超声探测模块的检测位置在所述待焊样品完成焊接之后的行进方向上。

第二方面，本发明实施例提供了一种焊接质量检测方法，所述检测方法采用上述实施例中任一项所述焊接质量检测系统执行，所述检测方法包括：

控制所述焊接模块向相对移动状态下的待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接；

控制所述干涉成像探测模块利用第二激光束对所述待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息；

控制所述超声探测模块利用第三激光束对所述待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息；

将所述待焊样品上同一位置的所述第一检测信息和所述第二检测信息融合获得第三检测信息；

将所述第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。

可选的，将所述待焊样品上同一位置的所述第一检测信息和所述第二检测信息融合获得第三检测信息，包括：

从所述第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息；

从所述第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息；

将所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息。

可选的，将所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息，包括：

通过串联、加权求和以及和融合模型方法中的至少一种方法，对所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息。

可选的，从所述第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息之前，还包括：

对所述第一检测信息依次进行去噪处理和归一化处理；

从所述第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息之前，还包括：

对所述第二检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。

本发明实施例公开了一种焊接质量检测系统及其方法。该检测系统包括：焊接模块，用于向待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接；干涉成像探测模块，用于利用第二激光束对待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息；超声探测模块，用于利用第三激光束对待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息；数据处理与分析模块，用于将待焊样品上同一位置的第一检测信息和第二检测信息融合获得第三检测信息，还用于将第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。该系统通过将干涉成像探测模块、超声探测模块和焊接模块集成到同一系统当中，对于同一待焊位置检测其焊接过程中与焊接完成后的焊接质量进行检测，能够获取更加全面更加精确的焊接质量检测结果，进而能够对应调整焊接模块，提升焊接质量，该系统集成度高，结构简单，操作简便，不需要进行二次操作检测；该系统通过数据处理与分析模块能够将干涉成像探测模块获取的第一检测信息以及超声探测模块获取的第二检测信息进行融合，便于后续对于同一位置的焊接质量检测的整体分析，并传输至神经网络模型，生成焊接质量检测结果，方便了技术人员的读取。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种焊接质量检测系统的结构示意图；

图2为图1所示的焊接质量检测系统的装置示意图；

图3为本发明实施例提供的一种干涉成像探测模块的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的一种超声探测模块的结构示意图；

图5为本发明实施例提供的一种焊接质量检测方法的流程示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种焊接质量检测方法的流程示意图。

其中，100-焊接模块，101-焊接激光光源，102-第一短波滤光片，103-第一反射镜，104-场镜，105-气体喷嘴；

200-干涉成像探测模块，201-第一检测激光光源，202-耦合器，203-参考臂，204-第一样品臂，2041-准直镜，2042-第二短波滤光片，2043-第二反射镜，205-第一光谱探测器；

300-超声探测模块，301-第二检测激光光源，302-环形器，303-第二样品臂，304-第二光谱探测器；

400-数据处理与分析模块；

500-待焊样品。

具体实施方式

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。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。需要注意的是，本发明实施例所描述的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词是以附图所示的角度来进行描述的，不应理解为对本发明实施例的限定。此外在上下文中，还需要理解的是，当提到一个元件被形成在另一个元件“上”或“下”时，其不仅能够直接形成在另一个元件“上”或者“下”，也可以通过中间元件间接形成在另一元件“上”或者“下”。术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”。

需要注意，本发明中提及的“第一”、“第二”等概念仅用于对相应内容进行区分，并非用于限定顺序或者相互依存关系。

需要注意，本发明中提及的“一个”、“多个”的修饰是示意性而非限制性的，本领域技术人员应当理解，除非在上下文另有明确指出，否则应该理解为“一个或多个”。

图1为本发明实施例提供的一种焊接质量检测系统的结构示意图，图2为图1所示的焊接质量检测系统的装置示意图，如图1和图2所示，该焊接质量检测系统包括：

焊接模块100，用于向待焊样品500的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接；

干涉成像探测模块200，用于利用第二激光束对向待焊样品500上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息；

超声探测模块300，用于利用第三激光束对向待焊样品500上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息；

数据处理与分析模块400，用于将向待焊样品500上同一位置的第一检测信息和第二检测信息融合获得第三检测信息，还用于将第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。

其中，神经网络模型是以神经元的数学模型为基础来描述的，是由大量的、简单的处理单元（称为神经元）广泛地互相连接而形成的复杂网络系统，是一个高度复杂的非线性动力学习系统。神经网络具有大规模并行、分布式存储和处理、自组织、自适应和自学能力，特别适合处理需要同时考虑许多因素和条件的、不精确和模糊的信息处理问题。

具体的，将干涉成像探测模块200、超声探测模块300和焊接模块100集成到焊接质量检测系统当中，能够控制激光束的输出使得该系统执行不同的功能。焊接质量检测系统控制出射第一激光束，用于对于向待焊样品500的待焊位置进行焊接；控制出射第二激光束，用于为干涉成像探测系统提供光束，对于正在焊接的待焊位置进行实时焊接质量检测获取第一检测信息；控制输出第三激光束，用于为超声探测模块300提供光束，对于向待焊样品500已经完成焊接的位置进行质量检测获取第二检测信息；数据处理与分析模块400将向待焊样品500上同一位置的第一检测信息和第二检测信息融合获得第三检测信息，及同时获取同一位置的焊接过程中和焊接完成后的检测信息，并且传输至神经网络模型进行学习分析，获取焊接质量监测结果，以提供更全面更准确的焊接质量检测结果。

其中，超声探测模块300能够在不干扰焊接过程的情况下获取图像信息，生成高分辨率图像，显示焊接区域内部细节，如焊缝的深度、熔融池的形态等，有助于精确的评估焊接质量；而超声探测模块300可以及时的检测焊接过程中的声波信号，实时反馈焊接质量情况，使得操作者可以及时调整参数确保焊接质量。

需要说明的是，第一检测信息和第二检测信息可以是光学图像、干涉图样或者超声成像信息，此处对于第一检测信息和第二检测信息的具体形式不做限定。

本发明实施例提供了一种焊接质量检测系统，该检测系统包括：焊接模块，用于向待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接；干涉成像探测模块，用于利用第二激光束对待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息；超声探测模块，用于利用第三激光束对待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息；数据处理与分析模块，用于将待焊样品上同一位置的第一检测信息和第二检测信息融合获得第三检测信息，还用于将第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。该系统通过将干涉成像探测模块、超声探测模块和焊接模块集成到同一系统当中，对于同一待焊位置检测其焊接过程中与焊接完成后的焊接质量进行检测，能够获取更加全面更加精确的焊接质量检测结果，进而能够对应调整焊接模块，提升焊接质量，该系统集成度高，结构简单，操作简便，不需要进行二次操作检测；该系统通过数据处理与分析模块能够将干涉成像探测模块获取的第一检测信息以及超声探测模块获取的第二检测信息进行融合，便于后续对于同一位置在焊接过程中和焊接完成后两种状态下的焊接质量检测的整体分析，并传输至神经网络模型，生成焊接质量检测结果，方便了技术人员的读取。

可选的，数据处理与分析模块包括：第一数据预处理单元，用于对第一检测信息依次进行去噪处理和归一化处理；

第二数据预处理单元，用于对第二检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。

具体的，数据处理与分析模块的第一数据预处理单元和第二数据处理单元对于第一检测信息和第二检测信息进行去噪声处理，并且进行数据归一化，使得两者具有相似的数据范围，便于后续数据融合。

进一步的，数据处理与分析模块还包括：

第一特征提取单元，用于从第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息；

第二特征提取单元，用于从第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息；

特征融合单元，用于将向待焊样品500上同一位置的反射率信息、表面形状参数信息、声速信息和幅度参数信息进行融合，获得第三检测信息。

具体的，将去噪处理和归一化处理后的第一检测信息和第二检测信息进行数据提取，第一特征提取单元从第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息等，第二特征提取单元从第二检测信息中提取升速信息和幅度参数信息等，确保提取的特征信息涵盖了焊接质量检测的关键信息，特征融合单元将上述提取的各种信息进行融合。

可选的，特征融合单元还用于通过串联、加权求和以及和融合模型方法中的至少一种方法，对向待焊样品500上同一位置的反射率信息、表面形状参数信息、声速信息和幅度参数信息进行融合，获得第三检测信息。能够确保融合后的特征更全面地反映激光焊接的质量状态。

可选的，如图2所示，焊接模块100包括焊接激光光源101以及位于焊接激光光源101的出光路径上依次排列的第一短波滤光片102、第一反射镜103和场镜104；

焊接激光光源101用于出射第一激光束；

第一短波滤光片102用于对第一激光束进行滤波；

第一反射镜103用于改变第一激光束的传播方向；

场镜104用于聚焦第一激光束至向待焊样品500的待焊位置。

具体的，如图2所示，焊接激光光源101出射第一激光束，通过第一短波滤光片102进行滤波，防止高功率的光束返回进而损坏焊接激光光源101，还起到了反射第一激光束至第一反射镜103上的作用，第一反射镜103引导第一激光束传输至场镜104，场镜104将第一激光束进行聚焦至向待焊样品500上的待焊位置进行焊接，增加了焦点能量密度，高能量的第一激光束照射到待焊位置的表面，提供了融化或者加热焊缝所需的能量。可选的，配备保护气体喷嘴105，用于保护待焊位置免受外部污染和氧化。这种光路的设置能够在焊接过程中精确地聚焦激光能量，确保焊接区域获得足够的能量以进行熔化、融合或焊接，并通过控制激光焦点来实现高质量的焊接。

图3为本发明实施例提供的一种干涉成像探测模块的结构示意图，参考图1-图3，干涉成像探测模块200包括：

第一检测激光光源201，用于出射第二激光束；

耦合器202，第一检测激光光源201与耦合器202光连接，耦合器202用于将第二激光束分为参考光束和样品光束；

参考臂203，用于传输参考光束并将参考光束的反射光反馈至耦合器202；

第一样品臂204，用于传输样品光束至向待焊样品500上处于焊接状态的位置，并将样品光束的反射光反馈至耦合器202；

第一光谱探测器205，与耦合器202光连接，用于探测参考光束与样品光束的反射光在耦合器202中形成的干涉光，获得第一检测信息。

其中，第一检测激光光源201提供较宽的光谱宽带，有助于实现高分辨率成像，宽光谱能够产生较短的相干长度，使得干涉成像探测模块200的第一检测信息具有更高的深度分辨率。干涉成像探测模块200实质为第一检测光源提供光学信号，该信号在激光检测系统中被用于产生扫描信号，并通过处理成图像或深度结构信息，以提供焊接质量信息。

具体的，如图2和图3所示，第一检测激光光源201出射第二激光束，通过耦合器202分束为参考光束和样品光束，参考臂203传输参考光束并且将参考光束的反射光反馈至耦合器202，样品光束通过第一样品臂204传输至向待焊样品500上处于焊接状态的位置，产生的样品光束的反射光还通过第一样品臂204反馈至耦合器202，进而样品光束的反射光和参考光束在耦合器202中形成干涉光，由第一光谱探测器205获取，此过程实质为干涉成像探测模块200获取第一检测信息过程，通过第一检测信息获取向待焊样品500上处于焊接状态位置的焊接质量。

本发明实施例提供的质量检测系统，对于干涉成像探测模块细分为了第一检测激光光源、耦合器、参考臂、第一样品臂和第一光谱探测器，完善了干射成像探测焊接质量检测的过程，通过耦合器将第二激光束分为参考光束和样品光束，样品光束照射至待焊位置后的反射光与参考光束形成干涉光，被第一光谱探测器所获取，进而获得第一检测信息，获取待焊位置处于焊接状态时的焊接质量。

进一步的，第一样品臂204包括依次位于样品光束传播路径上的准直镜2041、第二短波滤光片2042和第二反射镜2043；

准直镜2041用于准直样品光束；

第二短波滤光片2042用于对样品光束的反射光进行滤波；

第二反射镜2043用于改变样品光束的传播方向以上第二激光束被引导至向待焊样品500上处于焊接状态的位置；

第一短波滤光片102复用为第二短波滤光片2042；

第一反射镜103复用为第二反射镜2043。

具体的，参考图2和图3，干涉成像探测模块可以包括两个或两个以上的第二短波滤光片2042的第二反射镜2043，

样品光束通过第一样品臂204的准直镜2041进行准直，再通过第二短波滤光片2042进行滤波，防止高功率的反射光返回到第一检测激光光源201，样品光束再通过一个或多个的第二反射镜2043改变传播方向传输至向待焊样品500上处于焊接状态的位置，样品光的反射光再通过第一样品臂204传输至耦合器202，与样品光形成干涉光，获取第一检测信息。

需要说明的是，干涉成像探测模块200可以与焊接模块100共用第一短波滤光片102，即省略第二短波滤光片2042，并且还可以与焊接模块100共用第一反射镜103，及省略第二反射镜2043，该装置复用焊接模块100的第一短波滤光片102和第一反射镜103，装置简单，减小了装置的体积。

图4为本发明实施例提供的一种超声探测模块的结构示意图，参考图1-图4，超声探测模块300包括：

第二检测激光光源301，用于出射第三激光束；

环形器302，环形器302的第一端口与第二检测激光光源301光连接，用于传输第三激光束；

第二样品臂303，与环形器302的第二端口光连接，用于传输第三激光束至向待焊样品500上焊接完成的位置，并将第三激光束在向待焊样品500上形成的偏移光束反馈至环形器302；

第二光谱探测器304，与环形器302的第三端口光连接，用于接收偏移光束，获取第二检测信息。

其中，超声探测模块300是使用光学方法来检测超声波通过空气产生微小的折射现象，当超声波传播时，会引起介质密度和压力的微小变化，从而导致周围空气的折射率发生微小变化，通过探测由超声波引起的微小折射率变化，检测激光焊接质量。

具体的，第二检测激光光源301具有良好的稳定性，以保证连续和持续的输出第三激光束，避免第三激光束的强度或频率产生剧烈波动，波长需要匹配光学传感器的工作范围；第二检测激光光源301应具备长寿命，以减少更换第二检测激光光源301的频率，并确保稳定性能；第二检测激光光源301应该尽量减少产生噪声，以防干扰信号检测和处理过程。第三激光束通过第一端口进入环形器302，并且从第二端口传输到第二样品臂303，再通过第二样品臂303传输至向待焊样品500上焊接完成的位置，当声波引起周围空气的微小折射率变化时，第三激光束经过这些变化的区域，产生微小的偏移光束，并将第三激光束在向待焊样品500上形成的偏移光束反馈至环形器302，第二光谱探测器304通过环形器302的第三端口接收偏移光束，获取第二检测信息，通过第二检测信息获取向待焊样品500上已完成激光焊接位置的焊接质量。

本发明实施例提供的质量检测系统，对于超声探测模块细分为了第二检测激光光源、环形器、第二样品臂和第二光谱探测器，完善了超声探测模块检测激光焊接质量的过程，通过环形器传输第三激光束以及接收偏移光束至第二光谱探测器，获取第二检测信息，获取待焊样品上已经完成焊接位置的焊接质量。

进一步的，第二样品臂303包括光学传感器，光学传感器位于环形器302的第二端口的出光路径上，超声探测模块300的检测位置在向待焊样品500完成焊接之后的行进方向上。

具体的，参考图2，第二检测激光光源301一般选择可被光学传感器所接收和测量的波长范围内的光源；第二检测激光光源301应提供适当的功率，足以照亮所需区域，使光学传感器能够准确测量声音引起的微小折射率变化。

图5为本发明实施例提供的一种焊接质量检测方法的流程示意图，参考图1-图5，基于同样的发明构思，在上述焊接质量检测系统的基础上，本发明实施例提供了一种焊接质量检测方法，该检测方法采用上述任意一个实施例的焊接质量检测系统执行，该检测方法包括：

S110、控制焊接模块向相对移动状态下的待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接。

具体的，参考图2，焊接模块100的焊接激光光源101出射第一激光束，通过第一短波滤光片102进行滤波，防止高功率的光束返回进而损坏焊接激光光源101，还起到了反射第一激光束至第一反射镜103上的作用，第一反射镜103引导第一激光束传输至场镜104，场镜104将第一激光束进行聚焦至向待焊样品500上的待焊位置进行焊接，增加了焦点能量密度，高能量的第一激光束照射到待焊位置的表面，提供了融化或者加热焊缝所需的能量。

S120、控制干涉成像探测模块利用第二激光束对待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息。

具体的，如图2和图3所示，第一检测激光光源201出射第二激光束，通过耦合器202分束为参考光束和样品光束，参考臂203传输参考光束并且将参考光束的反射光反馈至耦合器202，样品光束通过第一样品臂204传输至向待焊样品500上处于焊接状态的位置，产生的样品光束的反射光还通过第一样品臂204反馈至耦合器202，进而样品光束的反射光和参考光束在耦合器202中形成干涉光，由第一光谱探测器205获取，此过程实质为干涉成像探测模块200获取第一检测信息过程，通过第一检测信息获取向待焊样品500上处于焊接状态位置的焊接质量。

S130、控制超声探测模块利用第三激光束对待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息。

具体的，参考图2和图4，第二检测光源出射第三激光束通过第一端口进入环形器302，并且从第二端口传输到第二样品臂303，再通过第二样品臂303传输至向待焊样品500上焊接完成的位置，当声波引起周围空气的微小折射率变化时，第三激光束经过这些变化的区域，产生微小的偏移光束，并将第三激光束在向待焊样品500上形成的偏移光束反馈至环形器302，第二光谱探测器304通过环形器302的第三端口接收偏移光束，获取第二检测信息，此过程实质为超声探测模块300获取第二检测信息过程，通过第二检测信息获取向待焊样品500上待焊位置完成焊接后的焊接质量。

S140、将待焊样品上同一位置的第一检测信息和第二检测信息融合获得第三检测信息。

具体的，数据处理与分析模块400将向待焊样品500上同一位置的第一检测信息和第二检测信息融合获得第三检测信息。

S150、将第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。

具体的，数据处理与分析模块400获取同一位置的焊接过程中和焊接完成后的检测信息，并且传输至神经网络模型进行学习分析，获取焊接质量监测结果，以提供更全面更准确的焊接质量检测结果。

本发明实施例提供的一种焊接质量检测方法，控制焊接模块向相对移动状态下的待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接；控制干涉成像探测模块利用第二激光束对待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息；控制超声探测模块利用第三激光束对待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息；将待焊样品上同一位置的第一检测信息和第二检测信息融合获得第三检测信息；将第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。该方法通过干涉成像探测模块和超声探测模块同时进行焊接质量检测，分别获取第一检测信息和第二检测信息，再将其融合获取第三检测信息并输入至神经网络模型中，同时获取了待焊样品的同一位置处于焊接状态和焊接完成的激光焊接质量，提高了激光焊接质量检测准确性，最终生成焊接质量检测报告，方便了技术人员对质量检测的读取。

图6为本发明实施例提供的另一种焊接质量检测方法的流程示意图，参考图1-图6，本发明实施例对上述实施例进行了细化，对于上述实施例中S140、将待焊样品上同一位置的第一检测信息和第二检测信息融合获得第三检测信息，具体可细化为：

从第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息；

从第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息；

将待焊样品上同一位置的反射率信息、表面形状参数信息、声速信息和幅度参数信息进行融合，获得第三检测信息。

本实施例尚未详尽的内容请参考上述实施例，如图1-图6所示，该焊接质量检测方法包括：

S210、控制焊接模块向相对移动状态下的待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接。

S220、控制干涉成像探测模块利用第二激光束对待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息。

S230、控制超声探测模块利用第三激光束对待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息。

S240、从第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息。

具体的，第一特征提取单元从第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息。

S250、从第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息。

具体的，第二特征提取单元从第二检测信息中提取升速信息和幅度参数信息。

S260、将待焊样品上同一位置的反射率信息、表面形状参数信息、声速信息和幅度参数信息进行融合，获得第三检测信息。

具体的，特征融合单元将向待焊样品500上同一位置的反射率信息、表面形状参数信息、声速信息和幅度参数信息进行融合，获得第三检测信息。此时，可以通过反射率信息、表面形状参数信息、声速信息和幅度参数信息获取向待焊样品500的待焊位置的激光焊接质量。

S270、将第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。

本发明实施例提供的焊接质量检测方法，细化了从第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息，以及从第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息，将其融合为第三检测信息，最终输入神经网络模型中，获得焊接质量检测结果。

可选的，在上述实施例中，对于S260、将待焊样品上同一位置的反射率信息、表面形状参数信息、声速信息和幅度参数信息进行融合，获得第三检测信息，具体可细化为：

通过串联、加权求和以及和融合模型方法中的至少一种方法，对待焊样品上同一位置的反射率信息、表面形状参数信息、声速信息和幅度参数信息进行融合，获得第三检测信息。

具体的，该步骤能够确保融合后的特征更全面地反映激光焊接的质量状态。

可选的，在S240、从第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息之前，还包括步骤：

对第一检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。

具体的，第一数据预处理单元对第一检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。

进一步的，在S250、从第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息之前，还包括步骤：

对第二检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。

具体的，第二数据预处理单元对第二检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。

本发明实施例的去噪处理和归一化处理，使得获取的数据更加精确，并且使第一检测信息和第二检测信息具有相似的数据范围，便于后续数据融合。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整、相互结合和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (9)

1.一种焊接质量检测系统，其特征在于，所述检测系统包括：

焊接模块，用于向待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接；

干涉成像探测模块，用于利用第二激光束对所述待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息；

超声探测模块，用于利用第三激光束对所述待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息；

数据处理与分析模块，用于将所述待焊样品上同一位置的所述第一检测信息和所述第二检测信息融合获得第三检测信息，还用于将所述第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果；

所述数据处理与分析模块包括：

第一特征提取单元，用于从所述第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息；

第二特征提取单元，用于从所述第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息；

特征融合单元，用于将所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息；

所述焊接模块包括焊接激光光源以及位于所述焊接激光光源的出光路径上依次排列的第一短波滤光片、第一反射镜和场镜；

所述焊接激光光源用于出射所述第一激光束；

所述第一短波滤光片用于对所述第一激光束进行滤波；

所述第一反射镜用于改变所述第一激光束的传播方向；

所述场镜用于聚焦所述第一激光束至所述待焊样品的待焊位置；

所述干涉成像探测模块包括：

第一检测激光光源，用于出射所述第二激光束；

耦合器，所述第一检测激光光源与所述耦合器光连接，所述耦合器用于将所述第二激光束分为参考光束和样品光束；

参考臂，用于传输所述参考光束并将所述参考光束的反射光反馈至所述耦合器；

第一样品臂，用于传输所述样品光束至所述待焊样品上处于焊接状态的位置，并将所述样品光束的反射光反馈至所述耦合器；

第一光谱探测器，与所述耦合器光连接，用于探测所述参考光束与所述样品光束的反射光在所述耦合器中形成的干涉光，获得所述第一检测信息；

所述超声探测模块包括：

第二检测激光光源，用于出射所述第三激光束；

环形器，所述环形器的第一端口与所述第二检测激光光源光连接，用于传输所述第三激光束；

第二样品臂，与所述环形器的第二端口光连接，用于传输所述第三激光束至所述待焊样品上焊接完成的位置，并将所述第三激光束在所述待焊样品上形成的偏移光束反馈至所述环形器；

第二光谱探测器，与所述环形器的第三端口光连接，用于接收所述偏移光束，获取所述第二检测信息。

2.根据权利要求1所述的质量检测系统，其特征在于，所述特征融合单元还用于通过串联、加权求和以及和融合模型方法中的至少一种方法，对所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息。

3.根据权利要求2所述的质量检测系统，其特征在于，所述数据处理与分析模块还包括：

第一数据预处理单元，用于对所述第一检测信息依次进行去噪处理和归一化处理；

第二数据预处理单元，用于对所述第二检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。

4.根据权利要求1所述的质量检测系统，其特征在于，所述第一样品臂包括依次位于所述样品光束传播路径上的准直镜、第二短波滤光片和第二反射镜；

所述准直镜用于准直所述样品光束；

所述第二短波滤光片用于对所述样品光束的反射光进行滤波；

所述第二反射镜用于改变所述样品光束的传播方向以上所述第二激光束被引导至所述待焊样品上处于焊接状态的位置；

所述第一短波滤光片复用为所述第二短波滤光片；

所述第一反射镜复用为所述第二反射镜。

5.根据权利要求1所述的质量检测系统，其特征在于，所述第二样品臂包括光学传感器，所述光学传感器位于所述环形器的所述第二端口的出光路径上，所述超声探测模块的检测位置在所述待焊样品完成焊接之后的行进方向上。

6.一种焊接质量检测方法，其特征在于，所述检测方法采用如权利要求1-5任一项所述焊接质量检测系统执行，所述检测方法包括：

控制所述焊接模块向相对移动状态下的待焊样品的待焊位置出射第一激光束，以进行激光焊接；

控制所述干涉成像探测模块利用第二激光束对所述待焊样品上处于焊接状态的位置进行焊接质量检测，获得第一检测信息；

控制所述超声探测模块利用第三激光束对所述待焊样品上焊接完成的位置进行焊接质量检测，获得第二检测信息；

将所述待焊样品上同一位置的所述第一检测信息和所述第二检测信息融合获得第三检测信息；

将所述第三检测信息输入至预设的神经网络模型中，生成焊接质量检测结果。

7.根据权利要求6所述的检测方法，其特征在于，将所述待焊样品上同一位置的所述第一检测信息和所述第二检测信息融合获得第三检测信息，包括：

从所述第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息；

从所述第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息；

将所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息。

8.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，将所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息，包括：

通过串联、加权求和以及和融合模型方法中的至少一种方法，对所述待焊样品上同一位置的所述反射率信息、所述表面形状参数信息、所述声速信息和所述幅度参数信息进行融合，获得所述第三检测信息。

9.根据权利要求7所述的检测方法，其特征在于，从所述第一检测信息中提取反射率信息和表面形状参数信息之前，还包括：

对所述第一检测信息依次进行去噪处理和归一化处理；

从所述第二检测信息中提取声速信息和幅度参数信息之前，还包括：

对所述第二检测信息依次进行去噪处理和归一化处理。