Мониторингът-на процеса в реално време е от решаващо значение за осигуряване на качество на заваръчния шев при лазерно заваряване. Базираното на-зрение наблюдение, като без{3}}контактен метод за наблюдение, се превърна в една от най-широко възприетите техники. Чрез улавяне на оптични сигнали от зоната на заваряване, системите за визуализация позволяват на операторите да наблюдават динамиката на заваръчната вана и поведението на ключалката, предоставяйки ценни данни за оценка на качеството и контрол на процеса.
влазерно заваряване, системите за-мониторинг на процеси в реално време се класифицират основно в две конфигурации въз основа на ъгъла на получаване на оптичен сигнал: извън-ос и коаксиален.
- Извън{0}}наблюдение по ос:Улавя процесни сигнали отгоре или отстрани на заваръчната вана под определен ъгъл спрямо лазерния лъч.
- Коаксиален мониторинг:Извлича сигнали за изображения директно от над заваръчната вана и ключалката, подравнени в съответствие с оста на лазерния лъч.
Освен това, въз основа на източника на светлина, визуалното усещане може да бъде категоризирано на активни и пасивни системи. Активните системи използват допълнителен източник на светлина за извън{1}}осово или коаксиално осветление на разтопения басейн и ключалката. Обратно, пасивните системи разчитат на естественото лъчение, излъчвано от плазмата, или топлинното лъчение от течния метал в разтопения басейн като образен сигнал.
Извън{0}}разпознаване на зрението: плюсове и минуси
При извън{0}}визионно наблюдение, позиционирането и инсталирането на сензора са относително прости и удобни, а оптичният път за получаване на изображение е ясен. Конвенционалното осветление извън-ос също е лесно за изпълнение. Тази конфигурация обаче има значителен недостатък: тя не може ясно да улови равнинната геометрия на ключалката. В допълнение, разполагането на сензора за зрение извън-ос и неговите монтажни приспособления изисква значително количество физическо пространство около заваръчната глава.
Коаксиално виждане: предимства и технически предизвикателства
Коаксиалните сензори за зрение преодоляват ограниченията на пространството, като гледат право надолу в ключалката директно отгоре. Чрез обработка на заснетите коаксиални изображения на разтопената вана и ключалката, системата може да наблюдава и оценява състоянието-в реално време на процеса на заваряване. В сравнение със сензорите извън-ос, коаксиалната конфигурация предлага забележителни предимства, включително компактна структура, минимални изисквания за пространство и безпроблемна интеграция с лазерната фокусираща леща.
Независимо от това, разделянето и извличането на коаксиалния изобразяващ сигнал от високо{0}}мощния лазерен лъч остава основното техническо предизвикателство.
За щастие, напредъкът в производството на оптични компоненти ефективно се справи с това тясно място:
За твърдотелни-лазери с къса-дължина на вълната (напр. Nd:YAG или оптични лазери):
Разделителят на лъча обикновено е интегриран в лазерния оптичен път. Това позволява оптичните сигнали, отразяващи се от разтопения басейн, да бъдат отклонени или филтрирани в сензора на камерата, постигайки чисто отделяне от основния лазерен лъч.
За лазери с дълга{0}}дължина на вълната (напр. CO₂ лазери):
Сигналът за изображения от разтопения басейн традиционно се извлича чрез изстъргване или фокусиране на светлина през микро-отвор във въртящото се огледало, за да се наблюдават вариациите в дълбочината на ключалката. Въпреки това, този метод има присъщи ограничения, тъй като точността на резултатите е силно повлияна от променливи условия на заваряване и плазмени смущения.