1.一种基于激光检测的智能焊接质量监控系统,其特征在于,包括非接触式检测模块、接触式检测模块、非接触式检测防护模块、接触式检测防护模块、数据采集模块、智能分析模块和反馈控制模块;
非接触式检测模块和接触式检测模块分别用于无接触和接触式获取焊接区域信息,非接触式检测防护模块和接触式检测防护模块分别用于保护非接触式检测模块和接触式检测模块,数据采集模块用于采集非接触式和接触式检测数据,转换、处理分析和存储数据,同时进行时钟同步,智能分析模块用于对采集数据进行预处理、缺陷检测、质量评估、趋势预测和决策支持,并可视化结果,反馈控制模块用于根据智能分析结果,通过可编程逻辑控制器、执行单元和反馈传感器调整焊接过程参数;
非接触式检测模块包括视觉检测单元和激光检测单元;
视觉检测单元包括高分辨率工业相机、光源供应子单元、图像处理器和图像存储与显示设备,高分辨率工业相机用于采集焊接区域的图像,光源供应子单元用于提供光照,图像处理器用于对采集到的图像进行处理和分析,图像存储与显示设备用于存储检测图像和显示检测结果;
激光检测单元包括高精度激光传感器、激光控制器和光学子单元,高精度激光传感器用于发射激光束并接收反射光,激光控制器用于调整高精度激光传感器的工作参数,光学子单元用于引导和聚焦激光束;
接触式检测模块包括传感器单元、超声检测单元和涡流检测单元;
传感器单元包括温度传感器、应力传感器和声音传感器,温度传感器、应力传感器和声音传感器分别用于实时监测焊接温度、焊接应力和焊接应力声音;
超声检测单元包括超声探头、超声检测仪、耦合剂和标准试块,超声探头与焊接表面接触,用于发射和接收超声波信号,超声检测仪用于对超声波信号进行处理和分析,耦合剂填充在超声探头与焊接表面之间,标准试块用于校准和验证超声检测设备;
涡流检测单元包括涡流探头、涡流检测仪、信号处理器和对比试块,涡流探头贴近焊接表面,用于产生和检测涡流信号,涡流检测仪用于分析涡流信号,信号处理器用于对涡流信号进行处理,对比试块用于校准和比较涡流检测结果;
智能分析模块包括数据预处理单元、缺陷检测单元、质量评估单元、趋势预测单元和决策支持单元;
数据预处理单元包括数据清洗子单元、数据归一化子单元和特征提取子单元;
缺陷检测单元包括模式识别子单元、图像分析子单元和信号处理子单元;
质量评估单元包括指标计算子单元和综合评估子单元;
趋势预测单元包括时间序列分析子单元和机器学习预测子单元;
决策支持单元包括规则引擎子单元和可视化展示子单元;
数据清洗子单元用于去除采集到的数据中的噪声、异常值和错误数据,数据归一化子单元用于将不同类型的数据进行归一化处理,特征提取子单元用于从原始数据中提取出能够反映焊接质量的特征参数;
模式识别子单元用于利用机器学习和模式识别算法,对提取的特征参数进行分类和识别,图像分析子单元用于对视觉检测单元采集到的焊缝图像进行分析,信号处理子单元用于对超声检测单元和涡流检测单元采集到的信号进行处理;
指标计算子单元用于根据提取的特征参数和检测到的缺陷信息计算出反映焊接质量的指标,综合评估子单元用于对焊接质量进行全面评估;
时间序列分析子单元用于对采集到的数据进行时间序列分析,预测焊接质量的变化趋势,机器学习预测子单元用于利用机器学习算法,建立焊接质量预测模型,根据历史数据预测未来的焊接质量;
规则引擎子单元用于根据预设的规则和策略对分析结果进行判断和决策,为反馈控制子单元提供控制指令,可视化展示子单元用于将分析结果以图表形式展示;
反馈控制模块包括可编程逻辑控制器、通信接口、执行单元和反馈传感器;
可编程逻辑控制器用于接收智能分析模块的指令以及反馈传感器的信号,生成控制信号发送给执行单元;
通信接口用于可编程逻辑控制器与智能分析模块和焊接设备之间的数据传输和通信。
2.根据权利要求1所述的一种基于激光检测的智能焊接质量监控系统,其特征在于:非接触式检测防护模块包括视觉检测防护单元和激光检测防护单元;
视觉检测防护单元包括安装在高分辨率工业相机和光源供应子单元前方的透明耐高温防溅射石英防护罩,透明耐高温防溅射石英防护罩用于阻挡焊接过程中产生的火花和飞溅物,透明耐高温防溅射石英防护罩的一侧安装有空气吹扫装置,空气吹扫装置用于向防护罩表面吹送压缩空气。
3.根据权利要求2所述的一种基于激光检测的智能焊接质量监控系统,其特征在于:激光检测防护单元包括安装在高精度激光传感器表面的耐高温抗冲击铝合金保护壳,耐高温抗冲击铝合金保护壳与焊接物体靠近的表面开设有窗口一,窗口一用于高精度激光传感器发射和接受激光束,窗口一内部安装有防护镜片一,防护镜片一用于过滤掉焊接过程中产生的强光和紫外线。
4.根据权利要求1所述的一种基于激光检测的智能焊接质量监控系统,其特征在于:接触式检测防护模块包括分别安装在温度传感器、应力传感器、声音传感器以及超声探头和涡流探头外表面的陶瓷保护套、聚氨酯保护套和铜合金保护套,陶瓷保护套、聚氨酯保护套和铜合金保护套分别用于防止焊接过程中的火花、飞溅物和高温损坏温度传感器、应力传感器、声音传感器以及超声探头和涡流探头;
陶瓷保护套、聚氨酯保护套和铜合金保护套与焊接物体靠近的表面开设有窗口二,窗口二用于温度传感器、应力传感器、声音传感器以及超声探头和涡流探头进行检测工作,窗口二内部安装有防护镜片二,防护镜片二用于进一步阻挡焊接过程中的火花、飞溅物、强光和紫外线。
5.根据权利要求1所述的一种基于激光检测的智能焊接质量监控系统,其特征在于:数据采集模块包括传感器接口、数据采集卡、数据存储单元和时钟同步单元;
传感器接口包括模拟信号接口和数字信号接口;
数据采集卡用于将传感器接口接收的模拟信号转换为数字信号,并对数字信号进行处理和分析,同时将数据传输给数据存储单元和智能分析模块;
数据存储单元包括内存和固态硬盘;
时钟同步单元包括时钟源和同步信号发生器。
6.根据权利要求5所述的一种基于激光检测的智能焊接质量监控系统,其特征在于:模拟信号接口用于连接接触式检测模块接收模拟信号,数字信号接口用于连接非接触式检测模块接收数字信号;
内存用于临时存储采集到的数据,固态硬盘用于长期存储采集到的数据;
时钟源用于提供准确的时钟信号,同步信号发生器用于根据时钟源的信号生成同步信号,发送给非接触式检测模块、接触式检测模块和数据采集卡。
7.根据权利要求1所述的一种基于激光检测的智能焊接质量监控系统,其特征在于:执行单元包括焊接电源控制器、运动控制系统和送丝系统控制器,焊接电源控制器用于根据可编程逻辑控制器的指令,调整焊接电源的输出电流和电压,运动控制系统用于控制焊接设备的运动轨迹和速度,送丝系统控制器用于调整焊丝送丝速度和送丝压力;
反馈传感器包括电流传感器、电压传感器和位置传感器,电流传感器、电压传感器和位置传感器分别用于监测焊接电流、焊接电压和焊接设备的位置和运动轨迹,并将电流信号、电压信号和位置信号反馈给可编程逻辑控制器。