Παρακολούθηση-Βασισμένη σε πραγματικό χρόνο-Όρασης στη συγκόλληση με λέιζερ

Η παρακολούθηση της διαδικασίας σε πραγματικό-χρόνο είναι ζωτικής σημασίας για τη διασφάλιση της ποιότητας συγκόλλησης στη συγκόλληση με λέιζερ. Η ανίχνευση με βάση την όραση-, ως μέθοδος παρακολούθησης χωρίς-επαφή, έχει γίνει μια από τις πιο ευρέως διαδεδομένες τεχνικές. Με τη λήψη οπτικών σημάτων από τη ζώνη συγκόλλησης, τα συστήματα όρασης επιτρέπουν στους χειριστές να παρατηρούν τη δυναμική της πισίνας συγκόλλησης και τη συμπεριφορά της κλειδαρότρυπας, παρέχοντας πολύτιμα δεδομένα για την αξιολόγηση ποιότητας και τον έλεγχο της διαδικασίας.

Σεσυγκόλληση με λέιζερ, τα συστήματα παρακολούθησης διεργασιών σε πραγματικό χρόνο ταξινομούνται κυρίως σε δύο διαμορφώσεις με βάση τη γωνία λήψης οπτικού σήματος: εκτός-αξονικού και ομοαξονικό.

• Off-Παρακολούθηση άξονα:Καταγράφει σήματα διεργασίας από πάνω ή από το πλάι της δεξαμενής συγκόλλησης σε συγκεκριμένη γωνία σε σχέση με τη δέσμη λέιζερ.
• Ομοαξονική παρακολούθηση:Εξάγει σήματα απεικόνισης απευθείας από πάνω από τη δεξαμενή συγκόλλησης και την κλειδαρότρυπα, ευθυγραμμισμένα με τον άξονα της δέσμης λέιζερ.

Επιπλέον, με βάση την πηγή φωτισμού, η οπτική αίσθηση μπορεί να κατηγοριοποιηθεί σε ενεργητικά και παθητικά συστήματα. Τα ενεργά συστήματα χρησιμοποιούν μια βοηθητική πηγή φωτός για τον εκτός-άξονα ή τον ομοαξονικό φωτισμό της λιωμένης πισίνας και της κλειδαρότρυπας. Αντίθετα, τα παθητικά συστήματα βασίζονται στη φυσική ακτινοβολία που εκπέμπεται από το πλάσμα ή στη θερμική ακτινοβολία από το υγρό μέταλλο μέσα στη λιωμένη λίμνη ως σήμα απεικόνισης.

Στην ανίχνευση όρασης εκτός{0}}άξονα, η τοποθέτηση και η εγκατάσταση του αισθητήρα είναι σχετικά απλές και βολικές και η οπτική διαδρομή για τη λήψη εικόνας είναι απλή. Ο συμβατικός φωτισμός εκτός-άξονα είναι επίσης εύκολος στην εφαρμογή. Ωστόσο, αυτή η διαμόρφωση έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα: δεν μπορεί να αποτυπώσει με σαφήνεια την επίπεδη γεωμετρία της κλειδαρότρυπας. Επιπλέον, η τοποθέτηση του αισθητήρα όρασης εκτός άξονα και των εξαρτημάτων στερέωσής του απαιτεί σημαντικό φυσικό χώρο γύρω από την κεφαλή συγκόλλησης.

Οι αισθητήρες ομοαξονικής όρασης ξεπερνούν τους περιορισμούς χώρου κοιτάζοντας κατευθείαν προς τα κάτω στην κλειδαρότρυπα από ακριβώς πάνω. Με την επεξεργασία των ληφθέντων ομοαξονικών εικόνων της λιωμένης δεξαμενής και της κλειδαρότρυπας, το σύστημα μπορεί να παρακολουθεί και να αξιολογεί την-κατάσταση πραγματικού χρόνου της διαδικασίας συγκόλλησης. Σε σύγκριση με τους αισθητήρες εκτός-άξονα, η ομοαξονική διαμόρφωση προσφέρει αξιοσημείωτα πλεονεκτήματα, όπως συμπαγή δομή, ελάχιστες απαιτήσεις χώρου και απρόσκοπτη ενσωμάτωση με τον φακό εστίασης λέιζερ.

Ωστόσο, ο διαχωρισμός και η εξαγωγή του σήματος ομοαξονικής απεικόνισης από τη δέσμη λέιζερ υψηλής ισχύος-παραμένει η κύρια τεχνική πρόκληση.

Ευτυχώς, οι εξελίξεις στην κατασκευή οπτικών εξαρτημάτων έχουν αντιμετωπίσει αποτελεσματικά αυτό το πρόβλημα:

Για λέιζερ μικρού-Στερεού μήκους κύματος-κατάστασης (π.χ. Nd:YAG ή λέιζερ ινών):

Ένας διαχωριστής δέσμης είναι συνήθως ενσωματωμένος στην οπτική διαδρομή λέιζερ. Αυτό επιτρέπει στα οπτικά σήματα που αντανακλώνται από τη λιωμένη δεξαμενή να εκτρέπονται ή να φιλτράρονται στον αισθητήρα της κάμερας, επιτυγχάνοντας καθαρό διαχωρισμό από την κύρια δέσμη λέιζερ.

Για λέιζερ μεγάλου-μήκους κύματος (π.χ. λέιζερ CO₂):

Το σήμα απεικόνισης από τη λιωμένη πισίνα εξάγεται παραδοσιακά με απόξεση ή εστίαση του φωτός μέσω μιας μικρο-οπής στον καθρέφτη στροφής για την παρακολούθηση των διακυμάνσεων στο βάθος της κλειδαρότρυπας. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος έχει εγγενείς περιορισμούς, καθώς η ακρίβεια των αποτελεσμάτων επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από τις κυμαινόμενες συνθήκες συγκόλλησης και τις παρεμβολές στο πλάσμα.