La supervisión del proceso en tiempo real-es fundamental para garantizar la calidad de la soldadura láser. La detección basada en la visión-, como método de monitoreo sin-contacto, se ha convertido en una de las técnicas más adoptadas. Al capturar señales ópticas de la zona de soldadura, los sistemas de visión permiten a los operadores observar la dinámica del baño de soldadura y el comportamiento del ojo de cerradura, proporcionando datos valiosos para la evaluación de la calidad y el control del proceso.
Ensoldadura láser, los sistemas de monitoreo de procesos-en tiempo real se clasifican principalmente en dos configuraciones según el ángulo de adquisición de la señal óptica: fuera-del eje y coaxial.
- Fuera de-supervisión del eje:Capta señales de proceso desde arriba o desde el costado del baño de soldadura en un ángulo específico con respecto al rayo láser.
- Monitoreo coaxial:Extrae señales de imágenes directamente desde arriba del baño de soldadura y el ojo de la cerradura, alineadas en línea con el eje del rayo láser.
Además, según la fuente de iluminación, la detección visual se puede clasificar en sistemas activos y pasivos. Los sistemas activos utilizan una fuente de luz auxiliar para iluminación fuera del eje o coaxial del charco fundido y el ojo de la cerradura. Por el contrario, los sistemas pasivos se basan en la radiación natural emitida por el plasma o la radiación térmica del metal líquido dentro del baño fundido como señal de imagen.
Detección de visión fuera del-eje: pros y contras
En la detección de visión fuera-del eje, el posicionamiento y la instalación del sensor son relativamente simples y convenientes, y la ruta óptica para la adquisición de imágenes es sencilla. La iluminación convencional fuera-del eje también es fácil de implementar. Sin embargo, esta configuración tiene un inconveniente importante: no puede capturar claramente la geometría plana del ojo de la cerradura. Además, acomodar el sensor de visión fuera del eje-y sus accesorios de montaje requiere una cantidad considerable de espacio físico alrededor del cabezal de soldadura.
Detección de visión coaxial: ventajas y desafíos técnicos
Los sensores de visión coaxiales superan las limitaciones de espacio al mirar directamente hacia el ojo de la cerradura desde arriba. Al procesar las imágenes coaxiales capturadas del baño fundido y el ojo de la cerradura, el sistema puede monitorear y evaluar el estado en tiempo real-del proceso de soldadura. En comparación con los sensores fuera-del eje, la configuración coaxial ofrece ventajas notables, incluida una estructura compacta, requisitos de espacio mínimos y una integración perfecta con la lente de enfoque láser.
Sin embargo, separar y extraer la señal de imagen coaxial del rayo láser de alta-potencia sigue siendo el principal desafío técnico.
Afortunadamente, los avances en la fabricación de componentes ópticos han abordado eficazmente este cuello de botella:
Para láseres-de estado sólido-de longitud de onda corta (por ejemplo, Nd:YAG o láseres de fibra):
Normalmente se integra un divisor de haz en la trayectoria óptica del láser. Esto permite que las señales ópticas que se reflejan en el baño fundido se desvíen o filtren hacia el sensor de la cámara, logrando una separación limpia del rayo láser principal.
Para láseres de longitud de onda-larga (p. ej., láseres de CO₂):
La señal de imagen del charco fundido se extrae tradicionalmente raspando o enfocando la luz a través de un micro-agujero en el espejo giratorio para monitorear las variaciones en la profundidad del ojo de la cerradura. Sin embargo, este método tiene limitaciones inherentes, ya que la precisión de los resultados está fuertemente influenciada por las condiciones fluctuantes de soldadura y la interferencia del plasma.