激光焊接过程多信号实时监测系统的研究

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1、华中科技大学硕士学位论文激光焊接过程多信号实时监测系统的研究姓名：李杨申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：胡伦骥20050427华中科技大学硕士学位论文摘要激光焊接过程是激光与被焊材料相互作用的复杂过程对激光焊接过程进行实时监测是提高焊接稳定性保证焊接接头质量的重要举措同时对监测信号的分析也为后期实现激光焊接质量优化控制做了一个良好的铺垫本论文从软件和硬件两个方面对激光焊接实时监测系统做了全面的研究硬件上设计了蓝紫光红外及声音三路信号调理电路和信号采集电路实现了激光焊接过程物理信号到电信号的转化电信号的传送A/D转换等功能软件部分设计了信号实时

2、采集存储及数据分析等的软件模块并通过一系列实验验证了系统的可靠性同时对采集信号的有效性和准确性做了详细的分析激光焊接过程中光致等离子体辐射出蓝紫光到可见光波段范围的光信号熔池辐射出红外波段的光信号另外还包含声发射信号依据光辐射波长主要集中在蓝紫光波段和红外光波段的特点建立了采用光ICInGaAsPIN光电二极管以及驻极体传声器为信号传感器的蓝紫光红外声音信号三通道数据实时采集硬件系统软件系统的设计基于NI公司LabVIEW平台采用图形化G语言设计实现了数据实时采集记录存储数据平均值计算数据功率谱计算的功能利用该系统对激光焊接过程进行实时监测进行了四组工艺

3、条件改变的信号采集实验实验中激光功率从1000W1800W间隔100W递增焊接速度从330.8m/min3.4m/min间隔0.2m/min递增侧吹气流量从1.5m/h0.5m/h递减透镜中心到工件表面距离从123mm126.5mm间隔0.5mm递增进行焊接实时监测系统在焊接过程中得到了随激光功率焊接速度侧吹气流量和离焦量改变的一系列蓝紫光红外光和可听声音信号参照工艺条件以及焊缝特征对采集的信号加以分析验证了监测系统的可靠性稳定性同时证明了该系统对工艺条件改变的灵敏度充分说明了该监测系统能够满足激光焊接实时监测的需要关键词激光焊接信号调理电路信号分析La

4、bVIEWI华中科技大学硕士学位论文AbstractLaserweldingdescribesaprocessofjointingtwo(ormore)piecesofmetaltogetherusingalaserbeam.Manyfactorshaveeffectsonthestabilityoftheweldingprocess.Inordertoincreasethestabilityandthequalityoflaserwelding,thelaserweldingprocessshouldbemonitoredandcontrolledin

5、realtime.Inthisarticle,thereal-timemonitorsystemoflaserweldingprocessiscompletelystudiedonbothhardwareandsoftware.Themainfunctionsofthesystem’shardwareincludeconvertingtheacousticemissionsignalandtheenergyofheatandlightradiationintoelectricsignals,thetransmissionandA/Dconvertingo

6、ftheseelectricsignals.Thesoftwareofthissystemcananalyzethesignalsthatarecollectedduringlaserweldinganditcanalsoshowthecharacteristicsofthesignalsdirectlyanddeeply.Itisknownthattheplasmageneratedduringlaserweldingemitlightwithamainwavelengthbetween190and400nm,andthehightemperature

7、weldpoolemitslightwithamainwavelengthbetween1000and1600nm.Asthedominantlightofplasmaisintheultra-violetrangeandthatofthehightemperatureweldpoolintheinfraredrange,suitablelightsensorsshouldbeusedfortheirmeasurement.Inthisstudy,themeasurementwascarriedoutusingaUVsensor,anIRsensoran

8、daelectretsensorwhichconsistofathreechan