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长三角G60激光联盟导读
据悉 ， 本文利用高速摄像机监测了锁孔和等离子体羽流的变化特征 。 分析了锁孔面积（KA）和质心高等离子体羽流（CHPP）的时域和频域特征 。
摘要
利用高速摄像机监测了锁孔和等离子体羽流的变化特征 。 分析了锁孔面积（KA）和质心高等离子体羽流（CHPP）的时域和频域特征 。 协方差映射技术用于频率相关性 。 KA和CHPP在时域中具有不同的变化 ， 在频域中具有相似的变化 。 主频位于低频分量（0–4000?Hz） 。 部分穿透模式的平均谱重心高于全穿透模式 。 低频分量具有很高的正相关性 。 研究结果为热轧材料激光焊接的在线检测提供了依据 。
图形摘要1 介绍
激光焊接由于能量密度高、生产效率高、易于自动化和热变形小而广泛应用于现代工业 。 等离子体羽流和锁孔是等厚度激光焊接过程中的重要物理现象 。 等离子体羽流和锁孔的变化特性对焊接稳定性有很大影响 。 与等厚度激光焊接相比 ， 特制轧制材料（TRM）激光焊接工艺更加复杂 。 为了更好地提高焊接过程的稳定性和焊接质量 ， 激光焊接过程的熔透状态更需要监测 。
工业生产中使用了许多渗透监测方法 。 根据监测目标 ， 监测方法分为单传感器单目标监测、多传感器单目标监控和多传感器多目标监控三类 。
有效可靠的质量控制是激光焊接的关键问题 。 在采用激光技术的制造业中 ， 对能够可靠检测焊接缺陷的在线检测系统的需求最近有所增加 。 近年来 ， 大量的实验工作致力于了解焊缝熔深机理 ， 尤其是在CO2和Nd:YAG激光焊接过程中 。 最近 ， Scintilla等人（2010）通过使用光学显微镜、形态分析和机械测试 ， 研究了激光功率、焊接速度、焦点位置、喷嘴配置和保护气体流量等工艺参数对焊接质量的影响 。
（a）LASAG Nd:YAG和（b）Trumpf TruFiber 400不锈钢板激光焊接过程中获得的等离子体光发射样品光谱 。
随着摄像机技术的发展 ， 除了频谱监测和声学监测外 ， 高速摄像机在激光焊接过程监测中的应用越来越广泛 。 Zhang等人建立了带有辅助光源的在线同轴监测系统 。 可以监控顶部和底部钥匙孔的大小 。 最后 ， 通过穿透率检测未完全穿透、中等穿透和过度穿透的穿透状态 。 在部分熔透状态下 ， Abt等人（2011）表明 ， 使用图像特征全熔透孔（FPH）的闭环控制适用于部分熔透焊接 。 在全穿透状态下 ， 基于区域生长算法提出了FPH检测算法 。 研究了不同参数对同轴图像质量的影响 。 Zhao和Qi（2016）研究了FPH直径与焊接速度和激光功率的关系 。
在线CCD辅助视觉系统用于测量穿透状态和熔体坍塌 ， 以识别直接和间接故障 。 此外 ， 还可以收集相机支持的图像 ， 以检测焊缝中最微小的缺陷 。 在线系统的测量原理的特点是 ， 在焊接过程中 ， 锁孔区域、熔融区和基材之间存在显著的照明差异 。 因此 ， 应分析和考虑干扰信号 ， 以尽可能避免监测过程中的噪声效应 。
等离子体采集设备 。
在激光焊接镀锌钢的过程中 ， 锌在激光的照射下迅速蒸发 ， 形成锌蒸气云 。 随着工艺的进行 ， 锌蒸气继续吸收激光能量并电离成锌等离子体 。 同时 ， 部分保护气体和铁蒸气也被电离 。 尽管用于光纤激光小孔焊接的激光诱导等离子体的光发射比用于CO2激光小孔焊的弱 ， 但熔焊过程的图像仍被等离子体和蒸汽屏蔽 。
