本發(fā)明涉及激光焊接，特別涉及一種基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置。

背景技術(shù)：

1、在現(xiàn)有技術(shù)中，異種金屬激光焊接因其高能量密度、良好的方向性與自動化適應(yīng)性，已被廣泛應(yīng)用于汽車、航空和電子制造等領(lǐng)域。常規(guī)激光焊接裝置通常采用固定激光束或簡單線性掃描方式施加熱源，通過靜態(tài)工藝參數(shù)設(shè)定控制焊接過程，部分系統(tǒng)集成了視覺傳感或熱成像裝置，以實現(xiàn)焊縫軌跡識別與基礎(chǔ)的焊接狀態(tài)監(jiān)控。

2、現(xiàn)有技術(shù)在處理異種金屬焊接過程中仍存在諸多不足，例如材料熱物性差異大導(dǎo)致的熔池不穩(wěn)定、界面脆性相易于生成、金屬間混合不充分，以及缺乏對焊接過程中多源狀態(tài)數(shù)據(jù)的深度建模與實時反饋調(diào)節(jié)能力，難以實現(xiàn)高可靠性和一致性的焊接質(zhì)量控制。此外，傳統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測方法多為單通道感知，缺乏針對金屬融合行為與界面擴(kuò)散特征的系統(tǒng)性建模與響應(yīng)機(jī)制，控制手段滯后且調(diào)節(jié)精度有限。

3、有鑒于此，亟需提出一種面向異種金屬焊接過程的動態(tài)感知與實時控制一體化技術(shù)路徑，以提升焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性與界面結(jié)構(gòu)的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁┮环N基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置，以提升焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性與界面結(jié)構(gòu)的可靠性。

2、本申請?zhí)峁┮环N基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置，包括：

3、激光焊接頭，用于輸出激光束并對異種金屬接合部施加焊接能量，所述激光焊接頭具備光束擺動功能，基于預(yù)設(shè)的擺動軌跡參數(shù)在焊接區(qū)域內(nèi)使激光束沿非線性軌跡進(jìn)行能量掃描，所述擺動軌跡參數(shù)包括軌跡類型、擺動頻率和擺動幅度；

4、采集模塊，用于在激光焊接過程中以高幀率同步采集焊接區(qū)域的多源數(shù)據(jù)，包括焊接熔池的視覺圖像、等離子體激發(fā)光譜和紅外熱成像信號，并基于多模態(tài)融合方法提取表征金屬混合程度、界面擴(kuò)散行為及熔池動態(tài)波動的物理特征信息；

5、計算模塊，用于根據(jù)所述物理特征信息，結(jié)合所述擺動軌跡參數(shù)進(jìn)行動態(tài)特征建模，利用時間序列特征提取與空間能量分布分析方法計算表征焊接質(zhì)量的多維狀態(tài)指標(biāo)，包括熔池穩(wěn)定性指數(shù)、瞬時金屬間融合均勻度指數(shù)以及界面溫差波動指數(shù)；

6、控制模塊，用于接收多維狀態(tài)指標(biāo)，基于控制權(quán)重矩陣執(zhí)行激光參數(shù)與軌跡參數(shù)的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)節(jié)，包括實時調(diào)整激光功率、焊接速度、擺動頻率及軌跡形狀。

7、本申請具有如下有益的技術(shù)效果：

8、(1)通過激光束的非線性擺動掃描擴(kuò)展激光作用范圍，促使熔池內(nèi)對流與擴(kuò)散增強(qiáng)，有效提高金屬間的混合程度，抑制界面脆性化合物的生成。(2)利用視覺圖像、激發(fā)光譜和熱成像等多源數(shù)據(jù)融合，系統(tǒng)能夠全面提取熔池穩(wěn)定性、溫度分布及界面擴(kuò)散等關(guān)鍵物理特征，為焊接過程控制提供高可信的狀態(tài)支撐。(3)通過計算多維焊接質(zhì)量指標(biāo)并實施動態(tài)調(diào)節(jié)，系統(tǒng)可實現(xiàn)對激光功率、焊接速度及擺動軌跡的聯(lián)合優(yōu)化，顯著提升焊接過程的穩(wěn)定性與一致性。(4)裝置通過動態(tài)建模與參數(shù)調(diào)整機(jī)制，具備良好的自適應(yīng)能力，可適配不同材料組合及不規(guī)則接頭路徑，提高焊接工藝的靈活性與可靠性。

技術(shù)特征：

1.一種基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置，其特征在于，所述采集模塊具體用于：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置，其特征在于，所述計算模塊具體用于：

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置，其特征在于，所述控制模塊具體用于：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置，其特征在于，所述采集模塊還用于：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于擺動光束及熔池狀態(tài)監(jiān)測的異種金屬激光焊接裝置，旨在提高焊接質(zhì)量與接頭穩(wěn)定性。該裝置包括具有光束擺動功能的激光焊接頭，能按照預(yù)設(shè)軌跡類型、頻率和幅度在焊接區(qū)域內(nèi)實施非線性能量掃描；采集模塊可高幀率同步獲取熔池視覺圖像、激發(fā)光譜和紅外熱成像信號，并通過多模態(tài)融合提取界面擴(kuò)散和金屬混合特征；計算模塊根據(jù)采集的物理特征信息及擺動參數(shù)進(jìn)行動態(tài)特征建模，量化焊接質(zhì)量的多維狀態(tài)指標(biāo)；控制模塊則依據(jù)狀態(tài)指標(biāo)實施激光功率、焊接速度及擺動參數(shù)的聯(lián)合調(diào)節(jié)，構(gòu)建閉環(huán)反饋控制，從而實現(xiàn)對異種金屬焊接過程的實時穩(wěn)定調(diào)控與缺陷抑制。

技術(shù)研發(fā)人員：符宏軍,張云蘋,李沅生
受保護(hù)的技術(shù)使用者：深圳市聚鑫極光科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/8/21