一种激光焊接在线监测系统传感器的旁轴集成装置的制作方法

本实用新型涉及一种激光焊接在线监测系统传感器的旁轴集成装置，属于激光焊接装置领域。

背景技术：

目前主流的激光焊接质量检测方法主要有三种：在激光焊接过程中通过对焊接出现的各种光电磁信号及焊接状态进行在线监测，估计焊缝质量；通过无损检测手段对焊后焊缝内部应力集中、气孔等缺陷进行检测；通过视觉方法对焊后焊缝表面缺陷进行检测。焊后无损检测的常规做法很难发挥激光焊接的高效性，而实施焊接过程中的在线实时检测和判断可以提高焊接智能化和自动化，充分发挥激光焊接的高效性，又可以保证诊断焊后焊缝的质量的真实性和准确性。

传统的激光焊接监测系统中传感器多是以同轴或旁轴的方式集成到焊接头上的。同轴集成时需对焊接头的光路进行改造，一般需要定制相应的焊接头，价格成本较高。对传感器进行旁轴集成时，难以做到多传感器的融合监测，而且在光路的对准及操作上都存在着极大的不稳定性。

技术实现要素：

本实用新型针对技术背景中激光焊接监测系统的多传感器融合监测旁轴集成问题，本实用新型创新性地设计了一种将光信号分离成两部分从而被不同的传感器捕捉到，以实现针对光纤激光焊接过程的多信号融合监测的激光焊接在线监测系统传感器的旁轴集成装置。

一种激光焊接在线监测系统传感器的旁轴集成装置，包括夹持装置、导引装置以及焊接头；所述导引装置连接在夹持装置的前端，夹持装置连接在焊接头一侧，夹持装置内设有分光镜，所述分光镜与导引装置所导引方向之间的夹角为45°，所述分光镜的规格为850nm长波通分光镜，使得波长在850nm以下的光信号被反射，波长高于850nm的光信号则透射；所述分光镜一侧设有第一带通滤光片，所述分光镜另一侧设有第二带通滤光片，所述第一带通滤光片后侧设有与第一电路板连接的第一传感器，所述第二带通滤光片后侧设有与第二电路板连接的第二传感器。

进一步的，所述导引装置与夹持装置为可拆卸连接。

进一步的，所述导引装置内置红外激光，所述焊接头前端设置导引激光，与导引装置内置的红外激光在工件上的重合，用于实现旁轴集成的对准。

进一步的，所述第一通滤光片与所述第二带通滤光片之间垂直设置，所述第一通滤光片与所述第二带通滤光片与分光镜之间的夹角分别为45°，保证焊接光信号垂直通过滤光片，所述第一通滤光片用于接收被分光镜反射的焊接光信号，所述第二通滤光片用于接收被分光镜透射的焊接光信号。

进一步的，第一带通滤光片为500-600nm的带通滤光片。

进一步的，第二带通滤光片为900-1000nm的近红外带通滤光片。

进一步的，第一传感器为可见光传感器。

进一步的，第二传感器为近红外传感器。

进一步的，所述夹持装置与导引装置之间设有保护镜片，所述保护镜片与导引装置所导引方向之间的夹角为90°，用于防止激光焊接过程中的飞溅进入到探头内部，以保护内部镜片和传感器。

有益效果：本实用新型通过在分光镜上镀上设定膜层，使得波长在850nm以下的光信号被反射，波长高于850nm的光信号则透射，被反射的那部分光信号通过500-600nm的带通滤光片后，便可被与第一电路连接的可见光传感器捕捉到，进而转换为电信号输出，反映了金属蒸气的光辐射变化；透射过分光镜的那部分光信号则通过900-1000nm的近红外带通滤光片，然后被与第二电路连接的近红外传感器捕捉到并转换为电信号输出，反映了熔池金属液体的光辐射变化，从而实现两路信号的融合监测。

本实用新型设计合理，结构简单，设计了精细小巧的光路夹持装置，将所有的光学镜片、传感器及电路板集成在内，从而使得整个集成装置能够轻松可靠地连接到焊接头上，降低制造难度，减少成本，本实用新型同时通过可拆卸式引导装置解决了旁轴集成装置的熔池对准需求。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2（a）是本实用新型夹持装置的结构示意图；

图2（b）事本实用新型夹持装置内部光信号示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

如图1、图2（a）以及图2（b）所示，一种激光焊接在线监测系统传感器的旁轴集成装置，包括夹持装置2、导引装置3以及焊接头1；所述导引装置3连接在夹持装置2的前端，夹持装置2连接在焊接头1一侧，夹持装置2内设有分光镜20，所述分光镜20与导引装置3所导引方向之间的夹角为45°；所述分光镜20一侧设有第一带通滤光片21，所述分光镜另一侧设有第二带通滤光片22，所述第一带通滤光片21后侧设有与第一电路板24连接的第一传感器25，所述第二带通滤光片22后侧设有与第二电路板26连接的第二传感器27，所述夹持装置与导引装置之间设有保护镜片23，用于防止激光焊接过程中的飞溅进入到探头内部，以保护内部镜片和传感器。

所述分光镜的规格为850nm长波通分光镜。

所述导引装置与夹持装置为可拆卸连接。

所述导引装置内置红外激光，所述焊接头前端设置导引激光，与导引装置内置的红外激光在工件上的重合，用于实现旁轴集成的对准。

所述第一通滤光片与所述第二带通滤光片之间垂直设置，所述第一通滤光片与所述第二带通滤光片与分光镜之间的夹角分别为45°，保证焊接光信号垂直通过滤光片，所述第一通滤光片用于接收被分光镜反射的焊接光信号，所述第二通滤光片用于接收被分光镜透射的焊接光信号。

第一带通滤光片为500-600nm的带通滤光片，第二带通滤光片为900-1000nm的近红外带通滤光片。

进一步的，第一传感器为可见光传感器，第二传感器为近红外传感器。

本实施例中，焊接光信号透过保护镜片，和分光镜之间呈45°夹角射向850nm长波通分光镜，在850nm长波通分光镜上发生反射和透射，使得波长在850nm以下的光信号被反射，被反射的那部分光信号垂直通过500-600nm的带通滤光片后便可被与第一电路连接的可见光传感器捕捉到，进而转换为电信号输出，反映了金属蒸气的光辐射变化；波长高于850nm的光信号则透射，透射过分光镜的那部分光信号则垂直通过900-1000nm的近红外带通滤光片，然后被与第二电路连接的近红外传感器捕捉到并转换为电信号输出，反映了熔池金属液体的光辐射变化，从而实现两路信号的融合监测。

本实施例设计合理，结构简单，设计了精细小巧的光路夹持装置，将所有的光学镜片、传感器及电路板集成在内，从而使得整个集成装置能够轻松可靠地连接到焊接头上，降低制造难度，减少成本，本实用新型同时通过可拆卸式引导装置解决了旁轴集成装置的熔池对准需求。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。