控制激光焊接过程的质量的方法、控制系统及其程序产品技术方案

这里描述了一种控制激光焊接过程的质量的方法，例如由不同厚度和／或性质的金属薄片（“裁剪坯料”）元件构成的半成品的激光焊接，所述方法为包括下面步骤的类型：检测在焊接区域（２，３）中产生的辐射（Ｅ＊）并且发出指示所述辐射的信号（Ｅ＊）；获取并且处理指示所述辐射的所述信号（Ｅ＊）；将指示所述辐射的所述信号（Ｅ＊）分成块；计算（２０５）每个块的块平均值（ｕ）和块标准偏差（ｏ）的数值；以及在于提供包括块平均值（ｕ）和标准偏差数值（ｏ）的输入数值用于识别缺陷和／或孔隙以及缺少穿透性。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种控制激光焊接过程质量的方法，其包括步骤 检测在焊接区域中产生的辐射并且发出指示所述辐射的信号； 获取并且处理指示所迷辐射的所述信号； 将指示所述辐射的所述信号分成块；计算每个块的块平均值并且将每个所述块平均值与数值相比较，所 述数值是所获得的指示辐射的信号的平均值的函数，基于所迷比较操作， 确认对于平均值的块特性；以及计算每个块的块标准偏差值并且将每个所述块标准偏差值与数值相比较，所述数值是参考标准偏差的函数，基于所述比较操作，确认对于 标准偏差的块特性。技术背景工业过程中缺陷的监测由于其在工业产品质量分析中的影响呈现出 增长的经济重要性。在线并且以自动方式获得工业过程质量估算的可能 性表现出很多优点，既在经济特性上又在处理速度方面。因此，所希望 的系统特征为在线的并且实时处理；以及精确识别主要产品缺陷的能力。当前，工业过程质量识别的问题、以及缺陷确认的问题是，通过专 业人员的离线检查获得，或者通过传感器使用自动方法获得，以不令人 满意而且对于机器的不同设定敏感的方式，仅确认上面所列缺陷中的一些。在工业过程中控制质量的方法和系统是已知的，例如应用于激光焊 接过程在线监测的，尤其是在焊接金属薄片的情况下。控制系统能够估 算焊接区域中空隙的存在，或者在对接焊薄金属片的情况下由于金属薄 片的交迭或脱开而存在的缺陷。所述当前使用系统的质量控制基于过程中所检测的信号和指示良好 质量焊接的一个或多个预定参考信号的比较。所述参考信号起源于若千良好质量焊接样本而预先建立，通常数量在两个和十个之间。显而易见， 所述活动的模式意味着存在熟练的操作者，能够在产生参考信号的时候 确认焊接的良好性，涉及了着时间的支出以及有时还浪费材料(即为了获 得参考信号制造样本所需的材料)。在某些情况下，所建立的参考信号还 指示具有缺陷的焊接，这招致额外的问题和困难。根据以当前申请人的名义提交的欧洲专利申请EP-A-1275464,已知 将通过收集焊接现场发射的辐射的光电二极管所获得的信号进行分块， 在每个采样块中计算信号的平均值，并且考虑具有低于或者等于指示存 在缺陷的光电二极管偏移的数值的块。所述方法排除了对参考的需要； 然而，其仅允许缺陷的非常近似的检测。本专利技术的目的是克服所有前述的缺点。
技术实现思路
为了达到所迷目的，本专利技术的主题是一种控制工业过程质量的方法， 具有在本说明书的开始所指出的特性而且其特征在于其包括参数类型的 质量分类步骤，设计提供多个输入数值，所述步骤包括以下操作通过对应于对于平均值的所述块特性的数值，提供输入数值用于确 认缺陷和/或孔隙；以及通过对应于对于标准偏差的所述块特性的数值，提供输入数值用于 确认不足的穿透性。当然，本专利技术另外的目的是一种实现上面所述方法的控制工业过程 质量的系统，以及对应的计算机程序产品，该产品可以直接加载在计算 机例如处理器的存储器中并且包括软件代码部分，用于当产品在计算机 上运行时实现依照本专利技术的方法。附图说明参考附图，根据后面的描述将显现出本专利技术其它的特性和优点，这 些附图仅以非限定性例子的方式提供，其中图1是方框图，展示了实现依照本专利技术的方法的系统；图2、 3、 4显示了从图1的系统所获得的信号提取特性的步骤；图5说明了通过图2、 3、 4所示例的提取过程提取的特性的图像；图6、 7、 8和9说明了依照本专利技术方法的焊接分类的图表；以及图10显示了方框图，展示了依照本专利技术的方法。具体实施方式参考图1，数字1指示整个系统，用于控制激光焊接过程的质量。这个例子是关于两个金属薄片2、 3的情况，其使用激光束L焊接。参考数 字4指示整个聚焦头，包含透镜5，由激光发生器(未示出)产生的并且由 半镀#^的反射镜6反射的激光束L到达该透镜5。由焊接区域发射的辐射 E透过半镀银的反射镜6并且由第一传感器7获取，如从图1中显示的放 大细节可看出的，第一传感器7由光电二极管71构成，光电二极管71 关联到聚焦透镜72以及滤光器73，优选为操作在300和600 nm之间的 可见光范围并且能够发送其输出信号的干涉滤光器，所述输出信号对应 于指示过程辐射E*的信号，即该信号包含在焊接点所反射的辐射的光谱 特性和时间特性，信号发送到低通滤光器8a以及模数转换器8，模数变 换器8对滤光后的信号进行采样并且进行数字变换以将其提供到个人计 算机9,该个人计算机装配有采集卡(在图中未示出)。例如，所述采集卡 为PC卡NI 6110E类型的数据采集卡，最大采集速率为5Ms/sec。激光束L的功率还由第二传感器7a进行检测，第二传感器7a具有 基本类似于第一传感器7的光电二极管结构，所述第二传感器7a在输出 端提供指示激光功率"的信号。在实际的实施例中，所使用的半镀银的镜片6为ZnSe镜片，具有2 英寸的直径以及5毫米的厚度。传感器7和7a由具有190和1100 nm之 间的频镨响应范围、有效面积1. lxl. 1 mm以及石英窗的光电二极管构成。个人计算机9通过变换器8接收对应于一定光学频率的信号电平， 并且借助于专用软件对数据流进行实时分析。实质上，控制激光焊接过程的质量的方法基于对信号的普通特性的 观测，所述信号由用于检测反射的辐射E的第一传感器7和用于检测入 射的激光辐射L的第二传感器7a产生。从而，可以识別信号的两种异常 状态，对应于称为缺陷和孔隙的两类不良焊接。所述缺陷被表征为指示过程辐射E^的信号的平均值和标准偏差在短 时间内下降，而所述孔隙具有信号的平均值和标准偏差的相同特性，但 所述特性持续较长的时间并且具有较大的幅度。另一类感兴趣的缺陷是 缺少穿透性。良好焊接和具有缺陷穿透性的焊接的主要差别表现为，指 示过程辐射￡*的信号的标准偏差中长持续时间的下降。所提议的方法和系统以对应于缺陷类型的所述简单观测为基础展 开，主要地构想下面的步骤和过程，显示在图IO的方框图中步骤205，特性的提取这由信号处理部分组成，用以获得两种不同 类型的特性，称为标准偏差CS特性和平均值CM特性；步骤210，特性的组合所述步骤的主要操作构想为以预定的条件合 并标准偏差CS特性和平均值CM特性，以确认组合特性CC;步骤215，特性的分类这一步骤对通过特性組合步骤获得的組合特 性CC进行分类，以确定该信号对应于良好焊接或者不良焊接，在输出端 提供指示质量q的信号。提取特性的步骤205构成对于整个控制激光焊接质量的方法有效操 作来说首要重要的一部分，因为对特性的精确确认构成良好分类的基础。 所述步骤205，如所述的，包括用于提取两种不同类型特性的两种不同操 作。在第一种操作中，提出关于平均值CM的特性。为此目的， 一旦将指 示辐射E，的信号分割为时间块，在第一步骤中计算所述信号块的平均值。 块的形式是任意的但是固定的，并且如杲可能能的话块不发生交迭。然 后，块的平均值与整个信号￡*的平均值相比较。上述内容可以有下面的 关系表示CW = w (〃X - Act) (1)其中^指示信号E-的平均值，^指示标号为/的块的平均值，ct指示 信号E,的标准偏差，^指示正的调^常数。上面出现的关系(l)表现了对 块的搜索，指示为平均值CM的特性，块的编号/从l到e"其中e"W指 示所获得的最后一个块的编号，其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制激光焊接过程的质量的方法，例如由不同厚度和／或性质的金属薄片（“裁剪坯料”）元件构成的半成品的激光焊接，所述方法为包括下面步骤的类型：　　　　检测在焊接区域（２，３）中产生的辐射（Ｅ）并且发出指示所述辐射的信号（Ｅ＊）；　　　　获取并且处理指示所述辐射的所述信号（Ｅ＊）；　　　　将指示所述辐射的所述信号（Ｅ＊）分成块；　　　　计算（２０５）每个块的块平均值（μ↓［ｉ］）并且将每个所述块平均值（μ↓［ｉ］）与一个数值（μ－ｋσ）相比较，所述数值（μ－ｋσ）是所获得的指示辐射的信号（Ｅ＊）的平均值的函数，基于所述比较操作来识别对于平均值（ＣＭ）的块特性；以及　　　　计算（２０５）每个块的块标准偏差值（σ↓［ｉ］）并且将每个所述块标准偏差值（σ↓［ｉ］）与一个数值相比较，所述数值是参考标准偏差（σ↓［ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ］）的函数，基于所述比较操作来识别对于标准偏差（ＣＳ）的块特性；　　　　所述方法的特征在于其包括参数类型的质量分类步骤，设计提供多个输入数值（μ↓［ｉ］，σ↓［ｉ］），所述步骤包括下面的操作：　　　　提供对应于平均值（ＣＭ）的所述块特性的输入数值，该输入数值包括块平均值（μ↓［ｉ］）数值和块标准偏差（σ↓［ｉ］）数值，用于识别缺陷和／或孔隙；和　　　　提供对应于标准偏差（ＣＳ）的所述块特性的输入数值，该输入数值包括块标准偏差（σ↓［ｉ］）数值，用于识别不足的穿透性。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：G德安格洛，G帕斯奎塔茨，
申请(专利权)人：CRF阿西安尼顾问公司，
类型：发明
国别省市：IT[意大利]