激光焊接機(jī)對(duì)產(chǎn)品焊接過程控制的研究

激光焊接技術(shù)是一種不需接觸的焊接技術(shù)，其速度較快，焊接效率更高，中間過程處理對(duì)焊接接頭的性能有重要作用。國內(nèi)激光焊接機(jī)焊接過程的控制主要集中于借助光學(xué)器件對(duì)焊接的過程進(jìn)行監(jiān)控，比如采用激光焊接焊縫追蹤和高速攝像機(jī)對(duì)焊縫進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

國內(nèi)激光焊接研究專業(yè)人士馬國棟等人將激光焊接頭與CCD視頻跟蹤模塊集成在一起，提出一種采用一字線激光進(jìn)行自動(dòng)化焊縫檢測(cè)的方法。該方法利用激光三角測(cè)量法，得到焊縫的高度、寬度等形狀信息。如圖一字激光檢測(cè)原理，激光焊接時(shí)，一字激光垂直打在焊縫上，經(jīng)待焊工件上表面的漫反射，成像在CCD像平面上。像平面上的每一焊縫特征點(diǎn)將**確定待焊工件表面上的一點(diǎn)。

在跟蹤算法方面，采用精度高、速度快的核相關(guān)濾波器目標(biāo)跟蹤算法，分別對(duì)常見的直線型和曲線型焊縫位置進(jìn)行跟蹤。實(shí)驗(yàn)所得數(shù)據(jù)擬合曲線與焊縫形態(tài)誤差在5%以內(nèi)，吻合度較高，實(shí)時(shí)跟蹤效果良好。

國外的研究主要對(duì)焊接的過程中添加外部能量和使用人工智能模型對(duì)焊接進(jìn)行模擬和預(yù)測(cè)等工作進(jìn)行了細(xì)致的研究。Haeusler A 等人通過使用附加的參數(shù)、振蕩頻率和振幅，并結(jié)合帶疊加圓周運(yùn)動(dòng)的線性饋電的空間功率調(diào)制方式，針對(duì)鋰離子電池和大功率電子器件的互連中使用到的銅材料焊接進(jìn)行了研究。

結(jié)果顯示，不單可以增加連接面積，還可以增加激光焊接過程的穩(wěn)定性和焊縫的質(zhì)量特性。在焊接某些特殊金屬時(shí)，焊料在熔池中并不能充分混合，導(dǎo)致焊縫中元素分布不均勻。德國的Ustundag O等人基于此進(jìn)行了研究，他們利用振蕩磁場在熔池中形成非保守的洛倫茲力分量，以改善整個(gè)材料厚度上的元素分布。通過光譜法（EDS）分析兩種跟蹤元素（Ni、Cr）的分布，結(jié)果顯示當(dāng)磁場向焊接方向旋轉(zhuǎn)30°時(shí)，焊料分布有了根本的改善。這一研究對(duì)于磁場在焊接方面的使用提供了數(shù)據(jù)支持。

A. Belitzki等人提出了一種能夠較大限度地減小多焊縫復(fù)雜框架結(jié)構(gòu)變形的方法，將人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立的元模型應(yīng)用于激光焊接的過程中，根據(jù)子區(qū)域內(nèi)的焊接參數(shù)預(yù)測(cè)局部變形。利用遺傳算法有效地尋找出適合全局結(jié)構(gòu)的焊接參數(shù)。結(jié)果表明，該方法能有效、可靠地識(shí)別出10億多個(gè)潛在參數(shù)組合中的畸變較小參數(shù)。