本發(fā)明涉及一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法，屬于焊接質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

激光深熔焊是一個比較復(fù)雜的物理化學(xué)過程，焊縫質(zhì)量從根本上說是由熔池流動狀態(tài)與小孔行為所決定的，但由于激光深熔焊過程中能量的傳遞機(jī)理和物理過程非常復(fù)雜，小孔穩(wěn)定存在的動態(tài)平衡條件、各種因素對熔池形態(tài)的影響機(jī)理等問題，迄今還沒有完整的、系統(tǒng)的理論對其進(jìn)行描述和解釋，因此往往在對功率、速度等常規(guī)工藝參數(shù)的嚴(yán)格控制條件下無法保證激光焊接過程和質(zhì)量的穩(wěn)定性。

不銹鋼車體很主要的一個競爭優(yōu)勢就是外型美觀，不用油漆涂裝油漆。對于不銹鋼板外表面為列車蒙皮外表的情況，為了保證車體外觀質(zhì)量，搭接焊只能采用非熔透型焊接，盡量使不銹鋼板外表面沒有焊接印痕。這樣就造成了搭接焊縫熔深難以監(jiān)測，可能造成車體質(zhì)量問題。同時由于焊縫路徑較長，在對接裝配時容易出現(xiàn)錯邊及間隙缺陷，這些缺陷都會對焊縫質(zhì)量產(chǎn)生影響。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，針對技術(shù)背景中不銹鋼列車車體在激光焊接過程中質(zhì)量難以得到有效監(jiān)控的問題，本發(fā)明提供了一種新的用于不銹鋼列車車體激光焊接在線監(jiān)測系統(tǒng)及方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括工件、激光發(fā)生器、信號拾取裝置、信號調(diào)理電路、數(shù)據(jù)采集及信號分析電路，激光發(fā)生器設(shè)置于工件的正上方，信號拾取裝置的輸出端與信號調(diào)理電路的輸入端相連接，信號調(diào)理電路的輸出端與數(shù)據(jù)采集及信號分析電路的輸入端相連接，激光發(fā)生器用來對工件進(jìn)行加工，信號拾取裝置用來準(zhǔn)確獲取激光發(fā)生器加工過程中反映工件加工質(zhì)量的信息并傳輸給信號調(diào)理電路，信號調(diào)理電路用來將傳感信號轉(zhuǎn)換或放大傳送到數(shù)據(jù)采集及信號分析電路，數(shù)據(jù)采集及信號分析電路用來對來自信號調(diào)理電路的信號進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、完成信號的在線數(shù)據(jù)采集與記錄，并通過時域分析、頻域分析以及時頻分析手段實現(xiàn)信號中有效信息的挖掘，并實時監(jiān)測激光發(fā)生器對工件加工過程的穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)加工缺陷時進(jìn)行實時報警。

作為一種較佳的實施例，信號拾取裝置包括傳感器、傳感器安裝裝置，傳感器安裝設(shè)置于傳感器安裝裝置上，傳感器用來對激光發(fā)生器對工件的加工信息進(jìn)行采集。

作為一種較佳的實施例，信號拾取裝置設(shè)置于工件的側(cè)上方。

作為一種較佳的實施例，數(shù)據(jù)采集及信號分析電路包括數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的頻率為200khz，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置有8路模擬信號采集接口。

作為一種較佳的實施例，信號拾取裝置采集的信息為激光發(fā)生器對工件焊接過程中的金屬蒸汽及熔池產(chǎn)生的光信號，并轉(zhuǎn)換為電信號。

本發(fā)明還提出一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測方法，包括如下步驟：

步驟ss1：激光發(fā)生器在對不銹鋼列車車體進(jìn)行激光焊接時，集成到焊接頭上的信號拾取裝置實時提取激光焊接過程中金屬蒸汽及熔池產(chǎn)生的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后傳輸給信號調(diào)理電路；

步驟ss2：信號調(diào)理電路對步驟ss1中的電信號進(jìn)行濾波、轉(zhuǎn)換和放大，并傳輸給數(shù)據(jù)采集及信號分析電路；

步驟ss3：數(shù)據(jù)采集及信號分析電路對來自信號調(diào)理電路的信號進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、完成信號的在線數(shù)據(jù)采集與記錄，并通過時域分析、頻域分析以及時頻分析手段實現(xiàn)信號中有效信息的挖掘，并實時監(jiān)測激光發(fā)生器對工件加工過程的穩(wěn)定性，當(dāng)焊接過程中出現(xiàn)加工缺陷時，通過信號時域及頻域的變化判別缺陷的位置及數(shù)量，并進(jìn)行實時報警。

本發(fā)明所達(dá)到的有益效果：第一，本發(fā)明通過反復(fù)的調(diào)試與設(shè)計，研制了一套適應(yīng)性好、可靠性高、功能強(qiáng)大、易于擴(kuò)充的激光焊接在線監(jiān)測系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠有效地與焊接設(shè)備集成到一起、完成焊接過程中信號的高速采集與記錄、具備時域分析及頻域分析等手段；第二，本發(fā)明通過大量的實驗，建立了焊縫熔深與監(jiān)測信號的經(jīng)驗數(shù)據(jù)模型，為非穿透激光深熔焊熔深的實時監(jiān)測及預(yù)測提供理論指導(dǎo)與實驗依據(jù)；第三，本發(fā)明采集并分析常見不良激光加工過程的信號，深入了解焊接過程的內(nèi)部變化，提取能夠用于實時識別常見缺陷的有效判據(jù)，為各種焊接缺陷高可靠性的自動識別提供理論與實驗依據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標(biāo)記的含義：1-工件，2-激光發(fā)生器，3-信號拾取裝置，4-信號調(diào)理電路，5-數(shù)據(jù)采集及信號分析電路。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

圖1是本發(fā)明的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。本發(fā)明提出一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測系統(tǒng)，其特征在于，包括工件1、激光發(fā)生器2、信號拾取裝置3、信號調(diào)理電路4、數(shù)據(jù)采集及信號分析電路5，激光發(fā)生器2設(shè)置于工件1的正上方，信號拾取裝置3的輸出端與信號調(diào)理電路4的輸入端相連接，信號調(diào)理電路4的輸出端與數(shù)據(jù)采集及信號分析電路5的輸入端相連接，激光發(fā)生器2用來對工件1進(jìn)行加工，信號拾取裝置3用來準(zhǔn)確獲取激光發(fā)生器2加工過程中反映工件1加工質(zhì)量的信息并傳輸給信號調(diào)理電路4，信號調(diào)理電路4用來將傳感信號轉(zhuǎn)換或放大傳送到數(shù)據(jù)采集及信號分析電路5，數(shù)據(jù)采集及信號分析電路5用來對來自信號調(diào)理電路4的信號進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、完成信號的在線數(shù)據(jù)采集與記錄，并通過時域分析、頻域分析以及時頻分析手段實現(xiàn)信號中有效信息的挖掘，并實時監(jiān)測激光發(fā)生器2對工件1加工過程的穩(wěn)定性，當(dāng)出現(xiàn)加工缺陷時進(jìn)行實時報警。

作為一種較佳的實施例，信號拾取裝置3包括傳感器、傳感器安裝裝置，傳感器安裝設(shè)置于傳感器安裝裝置上，傳感器用來對激光發(fā)生器2對工件1的加工信息進(jìn)行采集。

作為一種較佳的實施例，信號拾取裝置3設(shè)置于工件1的側(cè)上方。

作為一種較佳的實施例，數(shù)據(jù)采集及信號分析電路5包括數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡的頻率為200khz，數(shù)據(jù)采集卡設(shè)置有8路模擬信號采集接口。

作為一種較佳的實施例，信號拾取裝置3采集的信息為激光發(fā)生器2對工件1焊接過程中的金屬蒸汽及熔池產(chǎn)生的光信號，并轉(zhuǎn)換為電信號。

本發(fā)明還提出一種不銹鋼列車車體激光焊接質(zhì)量在線監(jiān)測方法，包括如下步驟：

步驟ss1：激光發(fā)生器2在對不銹鋼列車車體進(jìn)行激光焊接時，集成到焊接頭上的信號拾取裝置3實時提取激光焊接過程中金屬蒸汽及熔池產(chǎn)生的光信號，并將光信號轉(zhuǎn)換為電信號，然后傳輸給信號調(diào)理電路4；

步驟ss2：信號調(diào)理電路4對步驟ss1中的電信號進(jìn)行濾波、轉(zhuǎn)換和放大，并傳輸給數(shù)據(jù)采集及信號分析電路5；

步驟ss3：數(shù)據(jù)采集及信號分析電路5對來自信號調(diào)理電路4的信號進(jìn)行a/d轉(zhuǎn)換、完成信號的在線數(shù)據(jù)采集與記錄，并通過時域分析、頻域分析以及時頻分析手段實現(xiàn)信號中有效信息的挖掘，并實時監(jiān)測激光發(fā)生器2對工件1加工過程的穩(wěn)定性，當(dāng)焊接過程中出現(xiàn)加工缺陷時，通過信號時域及頻域的變化判別缺陷的位置及數(shù)量，并進(jìn)行實時報警。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。