레이저 용접에서 용접 품질을 보장하려면 실시간{0}}프로세스 모니터링이 중요합니다. 비접촉식 모니터링 방법인 비전-기반 감지는 가장 널리 채택되는 기술 중 하나가 되었습니다. 비전 시스템은 용접 영역에서 광학 신호를 캡처하여 작업자가 용접 풀 역학 및 키홀 동작을 관찰할 수 있도록 하여 품질 평가 및 프로세스 제어를 위한 귀중한 데이터를 제공합니다.
~ 안에레이저 용접, 실시간-프로세스 모니터링 시스템은 주로 광신호 획득 각도에 따라 오프-축 및 동축의 두 가지 구성으로 분류됩니다.
- 오프-축 모니터링:레이저 빔을 기준으로 특정 각도에서 용접 풀의 위쪽이나 측면에서 공정 신호를 캡처합니다.
- 동축 모니터링:레이저 빔의 축과 일직선으로 정렬된 용접 풀과 열쇠 구멍 위에서 직접 이미징 신호를 추출합니다.
또한 조명 소스에 따라 시각적 감지는 능동 시스템과 수동 시스템으로 분류될 수 있습니다. 능동 시스템은 용융 풀과 열쇠 구멍의 축외 또는 동축 조명을 위해 보조 광원을 활용합니다. 대조적으로, 수동 시스템은 플라즈마에 의해 방출되는 자연 복사 또는 용융 풀 내 액체 금속의 열 복사를 이미징 신호로 사용합니다.
Off-Axis Vision Sensing: 장점과 단점
비축 비전 감지에서는{0}}센서 위치 지정 및 설치가 상대적으로 간단하고 편리하며 이미지 획득을 위한 광학 경로가 간단합니다. 기존의 오프{2}}축 조명도 구현하기 쉽습니다. 그러나 이 구성에는 중요한 단점이 있습니다. 즉, 열쇠 구멍의 평면 형상을 명확하게 캡처할 수 없습니다. 또한, 오프-축 비전 센서와 장착 고정 장치를 수용하려면 용접 헤드 주위에 상당한 양의 물리적 공간이 필요합니다.
동축 비전 감지: 장점 및 기술적 과제
동축 비전 센서는 바로 위에서 열쇠 구멍을 내려다봄으로써 공간 제약을 극복합니다. 용융 풀과 열쇠 구멍의 캡처된 동축 이미지를 처리함으로써 시스템은 용접 프로세스의 실시간 상태를 모니터링하고 평가할 수 있습니다.- 비-축 센서와 비교하여 동축 구성은 컴팩트한 구조, 최소한의 공간 요구 사항, 레이저 포커싱 렌즈와의 원활한 통합 등 주목할만한 이점을 제공합니다.
그럼에도 불구하고, 고출력 레이저 빔에서 동축 이미징 신호를 분리하고 추출하는 것은{0}}주요 기술 과제로 남아 있습니다.
다행스럽게도 광학 부품 제조의 발전으로 이러한 병목 현상이 효과적으로 해결되었습니다.
단파장-고체-상태 레이저(예: Nd:YAG 또는 섬유 레이저)의 경우:
빔 스플리터는 일반적으로 레이저 광 경로에 통합됩니다. 이를 통해 용융 풀에서 반사된 광학 신호가 카메라 센서로 편향되거나 필터링되어 주 레이저 빔과 깔끔하게 분리됩니다.
장파-레이저(예: CO2 레이저)의 경우:
녹은 웅덩이의 이미징 신호는 전통적으로 열쇠 구멍 깊이의 변화를 모니터링하기 위해 회전 거울의 미세 구멍을 통해 빛을 긁거나 집중시키는 방식으로 추출됩니다. 그러나 이 방법에는 용접 조건 변동과 플라즈마 간섭으로 인해 결과의 정확성이 크게 영향을 받기 때문에 본질적인 한계가 있습니다.