(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211324641.3 (22)申请日 2022.10.27 (71)申请人 中国科学院力学研究所 地址 100190 北京市海淀区北四环西路15 号 (72)发明人 何秀丽　张艳梅　虞钢　田崇鑫　 李少霞　李志永　董斌鑫　 (74)专利代理 机构 北京和信华成知识产权代理 事务所(普通 合伙) 11390 专利代理师 胡剑辉 (51)Int.Cl. B23K 26/21(2014.01) B23K 26/70(2014.01) B23K 31/12(2006.01) (54)发明名称 一种激光焊接质量在线监测装置及监测方 法 (57)摘要 本发明涉及激光焊接技术领域， 提供了一种 激光焊接质量在线监测装置及监测方法， 包括装 置本体， 装置本体包括激光焊接设备、 第一工业 相机、 第二工业相机、 声音传感设备和焊接质量 解算盒； 通过第一工业相机和第二工业相机的双 重视觉并且 结合声音传感设备的方式， 获取焊接 过程中的激光与材料作用位置的图像相关信息、 焊接完成的焊缝表面图像信息以及焊接环境中 的声音信息， 以确定激光与材料作用位置、 焊缝 表面图像信息是否有缺陷和定位缺陷类型及位 置。 与此同时， 焊接质量解算盒将采集到的数据 信息将该数据进行处理后反馈至控制系统。 不仅 可以监测焊缝表面焊接质量， 还 可以反映是否焊 透、 是否有焊接裂纹等情况， 并可 以在线实时监 测。 权利要求书2页 说明书5页 附图1页 CN 115446460 A 2022.12.09 CN 115446460 A 1.一种激光焊接质量在线监测装置， 其特 征在于， 包括装置 本体， 所述装置 本体包括： 激光焊接设备， 对目标 金属材料进行焊接； 第一工业相机， 设置在所述激光焊接设备的顶部， 并且采集激光与材料作用位置的图 像信息， 以及关注激光焊接中产生的等离 子体的大小和亮度信息； 第二工业相机， 设置在所述激光焊接设备的后部， 并且采集焊接完成的焊缝表面图像 信息， 判断焊缝表面是否出现焊接缺陷； 声音传感设备， 设置在所述激光焊接设备与所述第二工业相机之间， 并且采集焊接环 境中的声 音信息， 以及对 采集到的声 音信息做滤波处 理， 排除环境噪音和设备运行噪音； 焊接质量解算盒， 连接在所述激光焊接设备上， 用于接收所述第一工业相机和所述第 二工业相机以及所述声音传感设备所采集到的数据信息， 并且将该数据进 行处理后反馈至 控制系统。 2.根据权利要求1所述的激光焊接质量在线监测装置， 其特征在于， 所述激光焊接设备 包括激光焊接 头， 所述激光焊接 头上连接有防护气嘴， 所述防护气嘴上设置有水冷件。 3.根据权利要求2所述的激光焊接质量在线监测装置， 其特征在于， 所述激光焊接头上 设置有用于连接所述第二工业相机的连接件， 所述第二工业相机设置在远离所述激光焊接 头侧的所述连接件的端部 。 4.根据权利要求3所述的激光焊接质量在线监测装置， 其特征在于， 所述连接件的轴向 垂直于所述防护气嘴的轴向。 5.根据权利要求3所述的激光焊接质量在线监测装置， 其特征在于， 所述声音传感设备 设置在所述连接件上并且朝向所述目标 金属材料侧。 6.根据权利要求1所述的激光焊接质量在线监测装置， 其特征在于， 所述焊接质量解算 盒设置在靠 近所述第一工业相机侧的所述激光焊接 头上。 7.一种激光焊接质量在线监测方法， 根据权利要求1至6任一所述的激光焊接质量在线 监测装置， 其特 征在于， 构建算法步骤， 用于构建所述第 一工业相机和所述声音传感设备所采集的声音信 息融 合的第一算法 并将所述第一算法经标准焊接平台预训练， 以及构建所述第二工业相机图像 处理算法和与所述第一 算法输出 结构的闭环修 正第二算法； 安装装置本体步骤， 在所述激光焊接设备上安装所述第二工业相机、 所述声音传感设 备和所述焊接质量 解算盒， 并在所述焊接质量 解算盒中接入所述第一工业相机； 焊接实验步骤， 所述焊接质量解算盒根据 所述第一工业相机和所述第 二工业相机以及 所述声音传感设备 所采集的数据信息进行分析， 并将改数据进行处 理后反馈 至控制系统。 8.根据权利要求7所述的激光焊接质量在线监测方法， 其特征在于， 在所述构建算法步 骤中， 将所述第一 算法经标准焊接平台训练时， 在所述标准焊接平台 中可进行有效识别。 9.根据权利要求7所述的激光焊接质量在线监测方法， 其特征在于， 在所述焊接实验步 骤中， 还包括： 人工分析步骤， 对所述第 一工业相机和所述声音传感设备所采集的数据信 息进行人工 分析反馈焊接质量是否满足目标需求； 当所述人工分析反馈焊接质量未满足 目标需求 时， 使用所述第 一工业相机和所述声音 传感设备所采集的数据信息以及所述人工分析步骤的分析结果对所述第一算法在实际工权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115446460 A 2况下再次训练。 10.根据权利要求9所述的激光焊接质量在线监测方法， 其特征在于， 对所述第二工业 相机采集到的图像信息进 行图像处理后得到焊接质量结果， 经过所述人工 分析步骤后的分 析结果也作为反馈结果 参与所述第一 算法的训练。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115446460 A 3