动力电池焊接熔深在线监测与闭环控制

采用光学相干层析(OCT)对焊接熔深进行在线监测,研究了OCT监测技术的稳定性及焦距自适应性。结果表明:OCT监测的熔深结果与金相结果吻合度高,其误差不超过3.65%。OCT技术对焊接工况的变化不敏感,随着焊接功率、焊接速度及保护气流量的变化,OCT监测的熔深结果误差稳定在0.24%~3.65%之间。在±2.5mm的波动范围内,不同高度焊件OCT监测的熔深标准差仅0.072mm,其过程能力指数CMK达3.51。由此证明,OCT熔深监测技术具有优异的抗干扰能力及焦距自适应性,可以实现对焊接熔深的闭环控制。

基于光学相干层析的激光焊接熔深监测方法

针对熔深间接测量方法测量精度低的问题,基于光学相干层析(OCT)的激光焊接熔深监测方法通过直接测量熔池小孔深度,实现在线质量监测。该方法基于低相干干涉精密测距原理,将测量光束与焊接光束同轴,具有测量精度高、抗干扰能力强的优点。搭建了基于谱域OCT(SD-OCT)的激光焊接熔深测量系统,在深熔焊条件下测量了熔池小孔深度,并应用百分位滤波算法从测量数据中提取出熔深曲线。针对百分位滤波算法的熔深提取精度受限于OCT测量数据噪声点和该算法需要根据焊接工况来调整滤波参数等问题,提出了一种基于局部离群因子(LOF)和最大值滤波的OCT熔深提取方法,通过与焊缝纵切面的熔深曲线对比发现,熔深提取精度最大提升了32%。实验结果表明,所提方法可有效提高熔深提取精度,且不需要调整算法滤波参数,适用性更强。