[发明专利]一种实时检测激光焊接质量的方法

权利要求书

1.一种实时检测激光焊接质量的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

（1）声信号采集系统对激光焊接声信号进行实时采集并存储；

（2）计算机对所述激光焊接声信号和噪声源信号进行分析计算，将激光焊接特征声信号从噪声源中分离出来，并获取空间辐射声压级强度分布图；

（3）熔池小孔监测系统过滤光信号的干扰，拍摄熔池小孔图像并存储；

（4）计算机将所述空间辐射声压级强度分布图叠加到所述熔池小孔图像中，获取在某一时刻声压级强度和熔池小孔形态，并与预设正常焊接情况下的声压级强度以及熔池小孔的形态进行对比，确定激光焊接的质量。

2.根据权利要求1所述的一种实时检测激光焊接质量的方法，其特征在于，所述声信号采集系统包括：传声器、声信号采集卡和工控机，

所述传声器呈阵列排列，对所述激光焊接声信号进行采集，并传输至所述声信号采集卡和所述工控机，所述声信号采集卡和所述工控机对所述激光焊接声信号进行存储。

3.根据权利要求1所述的一种实时检测激光焊接质量的方法，其特征在于，所述计算机对所述激光焊接声信号和噪声源信号进行分析计算，将激光焊接特征声信号从噪声源中分离出来，并获取空间辐射声场声压级强度的分布图具体为：

1）计算机对所述激光焊接声信号和噪声源信号进行零均值化处理，获取零均值化后的信号x_0i(t）；

2）对所述零均值化后的信号x_0i(t)进行主成分分析，获取前m个混合信号；

3）对所述前m个混合信号进行独立分量分析，获取独立源信号的近似源信号s(t)；

4）利用波束形成算法对所述近似源信号s(t）的辐射声压级进行计算，获取所述空间辐射声压级强度分布图。

4.根据权利要求3所述的一种实时检测激光焊接质量的方法，其特征在于，所述对零均值化后的信号x_0i(t）进行主成分分析，获取前m个混合信号具体为：

（1）求出零均值化后的信号x_0i(t)的协方差矩阵R_xx；

（2）计算所述协方差矩阵R_xx的全部特征值；

（3）假设n个特征信号y₁,y₂,…,y_n，满足y=[y₁,y₂,…,y_n]^T=[γ₁,γ₂,…γ_n]^Tx，x为零均值化后的任意混合信号；

（4）定义第i个特征信号y_i的方差贡献率为则前m个特征信号y₁,y₂,…,y_m的累积方差贡献率为

（5）如果前m个特征信号的累积方差贡献率大于75%，则取前m个特征信号来分析，舍弃余下的(n-m）个特征信号。

5.根据权利要求3所述的一种实时检测激光焊接质量的方法，其特征在于，所述对前m个混合信号进行独立分量分析，获取独立源信号的近似源信号s(t）具体为：

（1）将前m个混合信号记为Y(t)=[y₁(t),y₂(t),…,y_m(t)]^T；

（2）根据信号Y(t）选取随机向量W的初始值，使得变换后近似源信号s(t）与信号Y(t)之间满足：s(t)=WY(t)。

6.根据权利要求3所述的一种实时检测激光焊接质量的方法，其特征在于，所述利用波束形成算法对近似源信号s(t)的辐射声压级进行计算，获取所述空间辐射声压级强度分布图具体为：

（1）将每个传声器接收的近似源信号s_i(t)均补偿τ_i，即s_i(t+τ_i)，将声源处的声信号对齐；

（2）将所有补偿后的混合信号s_i(t+τ_i)相加，获取空间辐射声压级强度分布图。

7.根据权利要求1所述的一种实时检测激光焊接质量的方法，其特征在于，所述熔池小孔监测系统包括：CCD相机、滤光片、视频图像采集卡和存储装置；

所述滤光片过滤光信号之后，所述CCD相机拍摄所述熔池小孔图像，所述视频图像采集卡和所述存储装置接收所述熔池小孔图像并进行存储。