In this paper, the coaxial monitoring system to capture image of weld pool was developed in laser-arc hybrid welding. In order to obtain the reliable image, green laser was used as a illumination system and measuring components such as band pass filter, ND (Neutral Density) filter and shutter speed was designed and optimized. Using this monitoring system, weld pool images were captured according to laser power, welding speed, welding current and interspace between laser and arc through the experiment. ANOVA (Analysis of Variation) was carried out to identify the influence of process variables on bead widths extracted from captured images of monitoring system. Welding speed and current were major factor to affect weld pool.
Welding using lasers can be mass-produced in high speed. In the laser welding, performing real-time monitoring system of the welding quality is very important in enhancing the efficiency of welding. In this study, the plasma and molten metal which are generated during laser welding were measured using the UV sensor and IR sensors. The results of laser welding were classified into five categories such as optimal heat input, little low heat input, low heat input, partial joining due to gap mismatch, and nozzle deviation. Also, a system was formulated which uses the measured signals with a fuzzy pattern recognition method which is used to perform real-time evaluation of the welding quality and the defects which can occur in laser welding.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.606-611
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2002
Welding using lasers can be mass-produced in high speed. In the laser welding, performing real-time monitoring system of the welding quality is very important in enhancing the efficiency of welding. In this study, the plasma and molten metal which are generated during laser welding were measured using the UV sensor and IR sensors. The results of laser welding were classified into five categories such as optimal heat input, little low heat input, low heat input, partial joining due to gap mismatch, and nozzle deviation. Also, a system was formulated which uses the measured signals with a fuzzy pattern recognition method which is used to perform real-time evaluation of the welding quality and the defects which can occur in laser welding.
Kim, Jin-Tae;Kim, Do-Hyoung;Chung, Chin-Man;Baik, Sung-Hoon;Park, Seung-Kyu;Kim, Min-Suk
Journal of the Optical Society of Korea
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제7권3호
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pp.193-196
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2003
We have developed a laser welding monitoring system to monitor laser welding process conditions such as sample feed rate, laser focal position, and laser power. A 2 ㎾ Nd:YAG CW laser beam has been applied to the welding of a stainless steel plate (SUS306) to investigate the welding monitoring. Theradiation signal from the weld pool was guided back through the focusing optics and the laser delivery fiber, and measured by a photo detector. By changing the focus of the laser beam along the z-direction, the penetration depth of the welding material has been measured. That shows the penetration depth depends on the frequency fluctuations of the plume signals which can be used in welding quality control.
The applications by using fiber laser have increased recently. However, due to high beam quality of fiber laser, it is inappropriate to apply the existing laser welding monitoring technology to the fiber laser welding as it is. On this study, thus, we analyzed emission signal with RMS and FFT for the in-process monitoring during fiber laser welding. 12mm-thick 304L stainless steel sheet was used in fiber laser welding and the result showed as follows: The intensity changes in RMS did not clarify the distinction between full penetration and partial penetration. However, as welding speed increases, specific frequency also increases in regards of frequency analysis by using FFT.
With the increased use of lasers in industrial welding applications, techniques for monitoring and controlling these processes become increasingly important. It is very important that we understand the dynamic behaviors of the laser induced Plume in welding, because the laser induced plume has considerable effects on welding efficiency and the quality of materials. As the plume fluctuation was associated with keyhole instability, unstable vapor plume indicated the process was unstable and would result in poor welds. An Infrared Thermal-vision Camera can be utilized compensate for incurracies encountered in real-time monitoring during laser welding. We have results that instabilities of plume are closely related with hot cracking and defect of laser welding.
Laser-welded Tailored Blank is the hottest thing in many automobile companies. But they demand on weld quality, reproducibility, and formability. So it is the great problem of automation of laser welding process. Therefore, it is requested to construct on-line process monitoring system on high accuracy. The light which is emitted from plasma and spatter in laser welding was detected by photo-diodes. It was found that the light intensity depends on welding speed. laser power, and flow rate of assist gas. The relationship between the plasma and spatter and the weld quality can be used for on-line laser weld monitoring systems.
Welding process monitoring is advantageous for maintaining weld quality and numerous sensing techniques have been developed for laser welding. Coaxial image monitoring enables direct monitoring of the weld pool shape and keyhole behavior, but requires the complex optical system and the image processing technique. In this study, we coaxially acquired the weld pool images during laser lap welding by using the camera and special illumination. The welding characteristics - pool width and length, keyhole shape, etc - were extracted by using image processing and the relationship between these characteristics and the penetration depth were investigated.
대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.595-599
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2002
Edge welding of thin sheets is very difficult because of the fit-up problem and small weld area In laser welding, joint fit-up and penetration are critical for sound weld quality, which can be monitored by appropriate methods. Among the various monitoring systems, visual monitoring method is attractive because various kinds of weld pool information can be extracted directly. In this study, a vision sensor was adopted for the weld pool monitoring in pulsed Nd:YAG laser edge welding to monitor whether the penetration is enough and the joint fit-up is within the requirement. Pulsed Nd:YAG laser provides a series of periodic laser pulses, while the shape and brightness of the weld pool change temporally even in one pulse duration. The shutter-triggered and non-interlaced CCD camera was used to acquire a temporally changed weld pool image at the moment representing the weld status well. The information for quality monitoring can be extracted from the monitored weld pool image by an image processing algorithm. Weld pool image contains not only the information about the joint fit-up, but the penetration. The information about the joint fit-up can be extracted from the weld pool shape, and that about a penetration from the brightness. Weld pool parameters that represent the characteristics of the weld pool were selected based on the geometrical appearance and brightness profile. In order to achieve accurate prediction of the weld penetration, which is nonlinear model, neural network with the selected weld pool parameters was applied.
An innovative real-time weld monitoring technique using chromatic filtering of the thermal radiation from a weld pool is developed. The thermal radiation from the weld pool is focused on an aperture and the transmitted thermal radiation is monitored at two wavelengths with high-speed single-element detectors. Due to the chromatic aberration introduced in the focusing optics, the transmittance curve of thermal radiation varies by the wavelength. Owing to this difference in the transmittance, the local variation of thermal radiation from the weld pool can be monitored by processing the two spectroscopic signals from two detectors. In this paper, the algorithms to monitor the laser power on the weld specimen and the focus shift we investigated and the performances of laser power and focus monitoring are shown for a pulsed Nd:YAG laser welding. The monitoring of the weld pool size variation is also discussed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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