Monitorovanie-reálneho{1}}času zraku pri laserovom zváraní

Monitorovanie procesu v{0}}reálnom čase je rozhodujúce pre zabezpečenie kvality zvaru pri laserovom zváraní. Snímanie-založené na videní, ako-bezkontaktná metóda monitorovania, sa stalo jednou z najrozšírenejších techník. Zachytávaním optických signálov zo zvarovej zóny umožňujú kamerové systémy operátorom pozorovať dynamiku zvarového kúpeľa a správanie kľúčovej dierky, čím poskytujú cenné údaje pre hodnotenie kvality a riadenie procesu.

Inlaserové zváranie, sú systémy na monitorovanie procesov-v reálnom čase primárne rozdelené do dvoch konfigurácií na základe uhla snímania optického signálu: mimo-os a koaxiálne.

• Vypnuté-Monitorovanie osi:Zachytáva signály spracovania zhora alebo zo strany zvarového kúpeľa pod určitým uhlom vzhľadom na laserový lúč.
• Koaxiálne monitorovanie:Extrahuje zobrazovacie signály priamo nad zvarovým kúpeľom a kľúčovou dierkou, zarovnané v súlade s osou laserového lúča.

Okrem toho na základe zdroja osvetlenia možno vizuálne snímanie rozdeliť na aktívne a pasívne systémy. Aktívne systémy využívajú pomocný zdroj svetla na mimo{1}}osové alebo koaxiálne osvetlenie roztavenej nádrže a kľúčovej dierky. Naproti tomu pasívne systémy sa ako zobrazovací signál spoliehajú na prirodzené žiarenie emitované plazmou alebo tepelné žiarenie z tekutého kovu v roztavenom bazéne.

Mimo{0}}osové snímanie videnia, umiestnenie a inštalácia snímača sú relatívne jednoduché a pohodlné a optická dráha na získanie obrazu je priama. Konvenčné osvetlenie mimo{2}}osy sa tiež ľahko implementuje. Táto konfigurácia má však významnú nevýhodu: nedokáže jasne zachytiť rovinnú geometriu kľúčovej dierky. Okrem toho umiestnenie mimo-osového snímača videnia a jeho montážnych prípravkov vyžaduje značné množstvo fyzického priestoru okolo zváracej hlavy.

Snímače koaxiálneho videnia prekonávajú priestorové obmedzenia tým, že sa pozerajú priamo dolu do kľúčovej dierky priamo zhora. Spracovaním zachytených koaxiálnych snímok roztaveného kúpeľa a kľúčovej dierky môže systém monitorovať a hodnotiť-stav zváracieho procesu v reálnom čase. V porovnaní s mimoosovými snímačmi ponúka koaxiálna konfigurácia pozoruhodné výhody vrátane kompaktnej konštrukcie, minimálnych požiadaviek na priestor a bezproblémovej integrácie s laserovou zaostrovacou šošovkou.

Primárnou technickou výzvou však zostáva oddelenie a extrahovanie koaxiálneho zobrazovacieho signálu z-laserového lúča s vysokým výkonom.

Našťastie pokroky vo výrobe optických komponentov účinne vyriešili túto prekážku:

Pre krátko{0}}vlnové lasery v tuhom stave- (napr. Nd:YAG alebo vláknové lasery):

Rozdeľovač lúčov je zvyčajne integrovaný do optickej dráhy lasera. To umožňuje, aby sa optické signály odrážajúce sa od roztaveného kúpeľa odklonili alebo prefiltrovali do snímača kamery, čím sa dosiahne čisté oddelenie od hlavného laserového lúča.

Pre lasery s dlhou{0}}vlnovou dĺžkou (napr. CO₂ lasery):

Zobrazovací signál z roztaveného bazéna sa tradične získava zoškrabovaním alebo zaostrovaním svetla cez mikro{0}otvor v otočnom zrkadle, aby sa monitorovali zmeny hĺbky kľúčovej dierky. Táto metóda má však vlastné obmedzenia, pretože presnosť výsledkov je silne ovplyvnená kolísajúcimi podmienkami zvárania a interferenciou plazmy.