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一种超高功率激光焊接全过程监测方法及系统

发布时间: 2025-03-26

基本信息

合作方式： 合作开发
成果类型： 发明专利
行业领域：
高端装备制造产业,智能制造装备产业
成果介绍
本成果依托先进激光焊接与智能监测技术，针对当前不锈钢中厚板超高功率激光焊接焊前、焊中、焊后监测难题，如焊前焊接间隙、焊中小孔和熔池以及运动飞溅、焊后焊缝和凝固飞溅，传统光电二极管、麦克风、光谱仪等传感器只能获得焊接过程中的信号，线结构光传感器可以很好获取焊前和焊后信号数据，但难以获得焊中小孔、熔池和飞溅数据，且采用单一高速相机通过调整参数只能获取单一阶段的信号，焊接过程中的小孔、熔池和飞溅特征提取困难，特征与焊接过程状态间的关联关系不清等问题。解决了目前国内外对不锈钢中厚板超高功率激光焊接焊前-焊中-焊后全过程监测方法研究匮乏，大多采用多种类型的传感器分别对焊前-焊中-焊后三个阶段进行检测，传感器的复合提高了数据处理、软件集成和监测平台构建的难度，且数据类型多，处理过程复杂易导致监测方法缺乏实时性，无法为焊接过程反馈控制提供依据，并且传统基于单一高速相机的旁轴监测方法通常只能保证临近高速相机的熔池轮廓、焊缝、凝固飞溅清晰，实现焊接全过程监测困难等问题。主要技术指标有焊前拼接间隙跟踪精度≥90%，典型缺陷监测种类大于3种，缺陷监测精度≥92%，反馈控制延迟≤40ms。
成果亮点
（1）基于两个高速相机的焊前-焊中-焊后全过程监测系统； （2）有/无辅助光源交替监测方法； （3）焊前-焊中-焊后监测信息获取技术； （4）焊前拼接间隙跟踪、焊中焊接状态预测和焊后焊缝质量评估方法； （5）激光焊接过程光束中心位置反馈调整技术。
团队介绍
项目负责人曹龙超，武汉纺织大学机械工程与自动化学院特聘教授，硕士生导师，博士毕业于华中科技大学。2022 年入选“湖北省教育厅重大人才工程项目”，担任中国机械工程学会增材制造技术分会第二届委员会青年委员、《增材制造前沿（英文）》第一届青年编委会委员、湖北省焊接学会第十届理事会常务理事。近年来，在《International Journal of Heat and Mass Transfer》、《Knowledge-Based Systems》、《Journal of Intelligent Manufacturing》等国际权威期刊上发表与本项目相关的SCI论文30余篇（入选ESI高被引论文3篇），在科学出版社出版题为《铝合金薄壁构件激光焊接多尺度建模与仿真》专著1部；申请国家发明专利23项、已授权12项。
成果资料