[发明专利]基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法和装置

权利要求书

1.基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法，其特征在于，按照下列步骤进行：

步骤1：在包含同轴光信号解调的激光焊接焊偏检测光路装置的焊接实验装置上，预设存在焊偏情况的激光焊接实验，为传感区域的调整做基础；

步骤2：在步骤1的焊接实验过程中，利用激光头(1)进行同轴光辐射信号采集；在焊接过程中，由于激光束与工件的剧烈作用，在工件表面产生剧烈变化的金属蒸汽与等离子体，并有部分激光辐射反射；由于光辐射的强度动态变化能够有效反映匙孔内部三维形态的动态变化，因此利用激光头内部的半反射镜，将采集到的光辐射传递到传感区域调整装置(3)；

步骤3：利用分光滤波模块(4)对来自步骤2的光辐射进行分光滤波得到可见光辐射与激光反射；

步骤4：利用光电传感器对来自步骤3的两种光辐射进行光电转换；

步骤5：利用数据采集模块(5)对来自步骤4的两通道模拟信号放大、采样，并传输到作为数据终端的工业控制计算机(6)；

步骤6：利用工业控制计算机(6)对来自步骤5的信号进行时频处理；

步骤7：对比来自步骤6的时频分析数据，利用传感区域调整装置(3)适当调整传感区域以获得合适传感区域；

步骤8：在步骤7获取的的合适传感区域下，通过衡量焊接过程中光电信号的中高频分量的幅值变化，实现激光焊接焊偏情况监测；焊偏情况下，数据高频分量幅值明显增大；非焊偏情况下，数据高频分量幅值极小。

2.根据权利要求1所述的基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法，其特征在于，在所属的步骤7中，传感区域调整装置调整光辐射传感区域至传感区域中心偏离激光焦点位置一定距离。

3.根据权利要求1所述的基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法，其特征在于，在所属的步骤7中，当传感区域调整至合适时，信号的中高频分量幅值在激光偏移时明显增大，在激光对中时幅值平稳且极小。

4.根据权利要求1所述的基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法，其特征在于，在述的步骤7中，中高频为与采样频率对比，其中高频频率接近采样频率的一半。

5.根据权利要求1-4任一所述的基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法的装置，其特征在于，包括：

一台光纤激光器(1)；

一个与光纤激光器(1)通过光纤连接，并具备外扩光路的激光头(2)；

一个传感区域调整装置(3)与激光头(2)的外扩光路连接；

一个与传感区域调整装置(3)连接的分光滤光模块(4)；

一个数据采集模块(5)与分光滤光模块(4)的两个光电传感器连接进行数据采集；

一个信号时频分析系统(6)与数据采集模块(5)相连，为一台工业控制计算器。

6.根据权利要求5中所述的基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法的装置，其特征在于，所述的激光头(2)内部光路结构中至少包含一块半反射镜，并沿激光输出方向放置在聚焦镜之前，包含一块反射镜放置在外扩光路中，且反射镜的镜片与半反射镜的分光面平行，半反射镜与反射镜放置在垂直于激光束的同一平面上。

7.根据权利要求5中所述的基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法的装置，其特征在于，所述的传感区域调整装置(3)，内部包括一块安装倾角可调的聚焦镜及一块准直镜，实现把激光头(2)采集到的来自于焊接区域的全部光辐射选区域输出。

8.根据权利要求5中所述的基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法的装置，其特征在于，所述的分光滤光模块(4)包括一片二向色镜、两片滤光镜及两个光电传感器。

9.根据权利要求5中所述的基于同轴光辐射信号解调的激光焊接焊偏检测方法的装置，其特征在于，所述的数据采集模块(5)包括集成运放器、带通滤波器、通信芯片、存储芯片及A/D转换模块、信号发射器及电信号输出端子。