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摘要:本文概述了目前激光焊接质量检测的方法的国内外研究现状，针对目前检测技术存在的问题，设计了一种光学相干断层扫描系统，实现了对激光焊接质量的实时检测。
关键词:激光焊接;质量检测;光学相干断层扫描
1引言
激光焊接质量的检测是生产中的一个难题，由于激光焊接过程中受诸多随机因素干扰。其过程中产生大量的烟尘、飞溅、光辐射等，这样给焊缝质量检测带来了极大的困难。为此，本文采用光学相干断层扫描技术来检测激光焊接质量，光学相干断层扫描技术-OCT(Op-ticalCoherenceTomography)技术作为一种无损、非接触、高分辨率的三维成像技术，具有信噪比高、成像速度快、灵敏度随深度下降慢等优势，被广泛应用在皮肤检测、眼科成像、医学内窥、血管造影等领域。为此本论文探讨利用OCT技术分析激光焊接质量，该技术可以对激光焊缝熔深、焊缝轮廓进行实时测量，可以提供微米级精度与过程监控和质量保障。
2国内外研究现状与趋势
国外，Rephaella[1]等人针对焊接典型的缺陷为研究对象，利用超声波进行无损检测，并采用聚类(K均值)算法和分类(K*近邻)算法对气孔、未焊透、裂纹等缺陷的超声信号进行分类，揭示了缺陷与超声信号的耦合关系。何宽芳等人利用超声波对焊接裂纹进行在线检测，并对超声信号进行S变换，分析了窗函数在不同参数下的变化速度，实现了*优自适应多分辨率时频聚类，提供了一种焊接裂纹在线检测的方法。但是超声波检测焊缝质量的缺点是测量结果不直观，容易受到人为的因素影响。在采用热成像技术进行缺陷检测方面，HeesangPark[2]等利用热成像技术实现焊接裂纹缺陷检测，针对STS304和SA106Gr.b材料的金属管道焊接进行热成像分析，验证了热成像技术分析微小焊接裂纹的可行性。U.Sreedhar[3]等人的检测方法检测精度不高，该方法对焊接缺陷的评价困难，实时性也不好。V.Lashkia[4]等人开展了小目标对象的检测问题研究，利用模糊理论的研究方法对焊缝缺陷进行了检测，该算法利用模糊算法的理论对焊接缺陷图像进行处理。该方法提高了图像处理的对比对，降低了对比度要求，利用该算法提高了检测速度，通过试验测试表明，该方法可以代替人工的视觉检测，并可以实现全自动检测，提高检测效率。Alaknanda[5]等探讨了利用形态学分水岭算法对焊接缺陷图像进行分析的方法，并采用多阶段分水岭分割方法，在生成边界的同时，减少了过度分割的问题，使边界与原始位置的偏差很小。实现了两阶段水分割。**阶段将分水岭变换应用于x射线图像，利用Otsu阈值法对合成的镶嵌图像进行阈值处理，并将其转化为二值图像。然后对二值图像进行形态学和顶帽变换，分离部分重叠的目标。计算了每个盆地的欧氏距离图，以标记出**的合成段和分离山脊。第二阶段，在去除过度分割区域的同时，获得更好的边界定义，分水岭分割算法已经能够检测出夹渣和虫孔类焊缝等缺陷，它显示所有的缺陷，具有合理的精度和接近的轮廓。Baniukiewicz[6]利用人工神经网络算法对焊接缺陷进行自动分类，提高了检测效率。虽然基于X摄像进行焊缝质量检测的研究比较成熟，但该种检测方法也有缺陷，就是该方法只能对待测零件内部进行检测，焊接外部缺陷无法检测。
3检测系统搭建
本检测系统主要包括:光源系统、光纤光学系统;OCT光学干涉成像系统;双轴振镜二维扫描系统;高速平台设计大距离探测系统;衍射光学系统、图像处理系统等，测量系统的原理框图如图1所示。图1光学相干断层扫描系统原理框图本系统应用840nmSLED光源，该光源光功率比较高、光谱文波低、稳定性好、与传统的SLED光源相比，在同样的驱动电流条件下输出光谱更宽，提高了OCT系统的空间分辨率和提高了探测灵敏度。耦合器选用2×2单模840nm耦合器。准直器采用OPEAK光纤准直器。CCD探测器选用TELE-DYNE的E2V相机。本系统利用光学相干断层扫描技术可以在任何加工方向上，任何聚焦长度和工作角度上可以做到快速、**的焊缝跟踪。其原理是将光源发出的光线分为两束，其中的一束发射至被测量的物体，这一光束称为信号臂，而另一束则发射到参照反光镜，这一光束称为参考臂。从待测物体中反射回来的两束光信号叠加后，如果信号臂与参考臂的长度相等，就会发生光的干涉现象，而如果信号臂与参考臀的长度不相等，则不会发生干涉现象。
4结语
利用光学相干断层扫描技术可以对激光焊接的焊接质量进行实时的检测。可以进行快速、**的焊缝跟踪、可以对焊缝熔深和焊缝轮廓进行实时测量，并且实时记录、评估，同时完成测量数据和工艺参数的记录。
作者：蒋正英 单位：长春师范大学
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