[发明专利]基于等离子体电信号的激光焊接模式判定方法

说明书

技术领域

本发明涉及焊接技术领域中焊接质量检测方法，具体地说，涉及激光焊接过程中焊接质量的检测方法，尤其涉及激光焊接模式深熔焊和热导焊的检测方法。

背景技术

激光焊接作为一种优质高效的焊接方法，以其能量密度高、热输入小、焊缝深宽比大、焊接热影响区小、变形小等优点受到人们的关注。等离子体的产生是激光焊过程中重要的物理现象，其与激光的相互作用对焊接过程有直接影响，该等离子体也称激光等离子体，其中包含了大量反映激光焊过程的信息，对激光等离子体的研究具有重要的实际意义。

激光焊接过程中的很多参数都会影响到焊接质量，如激光功率、光束特性、离焦量、辅助气体和焊接速度等。质量良好的焊缝是保证生产顺利进行的前提，因此对激光焊接焊缝质量检测技术的研究尤为重要。目前存在的激光焊接质量检测方法主要有三种：在激光焊接过程中通过对焊接出现的各种光电磁信号及焊接状态进行监测，估计焊缝质量；通过无损检测手段对焊后焊缝内部应力集中、气孔等缺陷进行检测；通过视觉方法对焊后焊缝表面缺陷进行监测。但目前并未出现一种激光焊接过程中判定焊接模式的检测方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种激光焊接过程中判断激光焊接模式的新方法。利用无源电探针检测激光焊接过程中等离子体电信号，将采集得到的电信号进行概率密度分析，绘制概率密度分布图，并计算电信号的标准差，实现激光焊焊接模式的判定。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

基于等离子体电信号的激光焊接模式判定方法，按照下列步骤进行：

步骤1，通过激光等离子体的无源电检测装置，对焊接过程中的等离子体电信号进行采集和处理，以得到等离子体电信号与时间的关系图：

采集得到的电信号是一维列数组，记为x(t)＝[x₁(t),x₂(t),…x_n(t)]^T，t＝1,2,…N，则该数组中含有N个有效数据点：x₁(t),x₂(t),…x_n(t)，t＝1,2,…N；

构造采集得到的电信号所对应时间的一维列数组，记为t＝[t₁,t₂,…t_i]^T，i＝1,2…N；例如数据采集卡的采样频率f＝150kHz，采样周期T＝6.6e-6，则可以得到：

t₁＝1*6.6e-6；t₂＝2*6.6e-6；t₃＝3*6.6e-6……t_n＝N*6.6e-6；

构造以时间为横坐标、采集得到的电信号为纵坐标的有序实数对：(t₁,x₁(t))、(t₂,x₂(t))……(t_N,x_N(t))，建立以时间为横坐标、等离子体电信号为纵坐标的直角坐标系，将上述得到的有序实数对绘制在该直角坐标系中，则可以得到整个焊接过程中采集的等离子体电信号与时间的关系图；

步骤2，利用整个焊接过程中采集的等离子体电信号进行概率密度图的编制：

选取整个焊接过程中等离子体电信号连续的时间区间，区间长度可在2～20s内选择，典型选取值为10s，共含有数据点的个数，例如N₀＝10*150k＝1500k，则绘制概率密度图的等离子体电信号数据样本记为：x₀₁(t)，x₀₂(t)，…x_0N0(t)，N₀＝1，2，…1500k；并对等离子体电信号数据样本进行分组，取组数K＝N/1000，当N＝1500k时，组数K为1500；

找出等离子体电信号数据样本中的最大值x_0max(t)和最小值x_0min(t)，则全距R＝x_0max(t)-x_0min(t)，组距C＝全距R/组数K；