[发明专利]一种搭接激光焊熔透状态在线监测装置及方法

权利要求书

1.一种搭接激光焊熔透状态在线监测装置，其特征在于：是由监测主机(1)、跟随装置(2)及信号线(3)构成，跟随装置(2)由连接杆(21)、锁紧螺栓(22)、支撑杆(23)、保持架(24)、导向轮(25)、压紧弹簧(26)和超声波探头(27)构成，保持架(24)通过支撑杆(23)和锁紧螺栓(22)与连接杆(21)连接，保持架(24)的端部枢接导向轮(25)，超声波探头(27)活动穿设在保持架(24)中，，超声波探头(27)上套设有压紧弹簧(26)，压紧弹簧(26)两端分别挤压在超声波探头(27)凸缘和保持架(24)之间，超声波探头(27)通过信号线(3)与监测主机(1)相连，实现信号的传递，监测主机(1)通过数据总线与焊接设备控制器相连，实现焊接启动、结束状态指令的传输；跟随装置(2)通过连接杆(21)与激光焊设备实现刚性连接，在焊接过程中，跟随装置(2)随着激光头(4)同步运动。

2.一种权利要求1所述搭接激光焊熔透状态在线监测装置的在线检测监测方法，该方法是：在焊接过程中，激光头(4)位于工件(5)正面施焊，超声波探头(27)位于激光头(4)的正前方，在压紧弹簧(26)的压紧作用下紧贴着工件(5)的反面；由于小孔(6)的焊接方向的前端始终存在巨大的温度梯度，从而致使其周围尚未熔化的金属产生瞬间热应力；该热应力通过固态金属向四周传播从而形成应力波即超声波，在线监测装置通过对此应力波的实时监测，获取应力波到达超声波探头(27)的时间，从而对小孔(6)的深度进行计算和评估；计算式如下：

L＝t×Vu

T=T1+T2-L2-D2]]>

式中，L为小孔(6)底部与超声波探头(27)直线距离，D为小孔(6)中心与超声波探头(27)中心的纵向距离，t为应力波即超声波到达超声波探头(27)的时间，Vu为超声波在金属材料的传播速度，T1为上层板(51)的厚度，T2为下层板(52)的厚度，T为小孔(6)深度。

3.根据权利要求2所述的在线检测监测方法，该方法是：

在线监测装置启动后，首先进行超声参数的初始化工作，加载预存的增益、滤波等设置参数，然后等待焊机发送来的焊接启动指令；焊接开始后，在线监测装置自动采集超声波探头(27)所捕捉到的超声波信号，计算波头到达超声波探头(27)的时间t，并根据公式计算小孔深度T；在线监测装置持续地将计算得到的深度数据显示于软件主界面，同时存储于内置的数据库内，直到接收到焊接停止指令，从而完成一条焊缝的监测过程，然后进入等待状态；在接收到下一个焊接开始指令后重复上述过程，最终完成所有焊缝的熔深监测。