Original title: Výzkum dynamiky laserového svařovacího procesu
Translated title: Research of the dynamics of the laser welding process
Authors: Horník, Petr ; Mendřický, Radomír (referee) ; Šebestová, Hana (referee) ; Mrňa,, Libor (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2023
Language: cze
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. Fakulta strojního inženýrství
Abstract: [cze] [eng]
Laserové svařování je moderní metoda svařování, která byla široce přijata průmyslem. S rostoucími nároky na kvalitu svarů se s výhodou uplatňuje automatizované svařování a jsou tlaky na implementaci sledování procesu svařování v souladu s konceptem Průmyslu 4.0. Tato disertační práce rozvíjí metody sledování laserového svařovacího procesu. Výsledná kvalita svaru je do značné míry ovlivněna chováním paroplynového kanálu nazývaným keyhole generovaného laserovým svazkem. Přímé pozorování Keyhole během procesu svařování je však obtížné a často se volí nepřímé metody, přičemž důraz je kladen na bezkontaktní optické metody. Nejprve je ověřeno sledování obláčku plazmatu pomocí fotodiody a následně navržen inovativní přístup detekce zpětně odraženého laserového záření pomocí kamery. Za tímto účelem je sestaven optický nástavec pro koaxiální sledování svařovacího procesu na vlnové délce laseru. Cílem této práce je shrnout možnosti detekce stavu svařovacího procesu a navrhnout variantu přijatelnou pro průmyslovou praxi. Obrazová data získaná v průběhu procesu představují distribuci intenzity odraženého laserového záření. K extrakci znaků z distribuce intenzity jsou použity metody deskriptivní statistiky a segmentace obrazu. Distribuce odraženého laserového záření je dána do souvislosti s procesními parametry, geometrií keyhole a některými svarovými vadami. Laser welding is a modern welding method that has been widely adopted by the industry. With the increasing demands on weld quality, automated welding is being applied with advantage. There are requirements to implement welding process monitoring in accordance with the concept of Industry 4.0. This thesis develops methods for laser welding process monitoring. The resulting weld quality is largely influenced by the behaviour of the vapour-gas channel called the keyhole generated by the laser beam. However, direct observation of the keyhole during the welding process is difficult and indirect methods are often chosen, with an emphasis on non-contact optical methods. First, the observation of the plasma plume using a photodiode is verified, and then an innovative approach of detecting the back-reflected laser radiation using a camera is proposed. An optical extension for monitoring the welding process coaxially at the laser wavelength is assembled for this purpose. The aim of this thesis is to summarize the possibilities of detecting the welding process status and to propose a variant acceptable for industrial application. The image data obtained during the process represent the intensity distribution of the back-reflected laser radiation. Descriptive statistics and image segmentation methods are used to extract features from the intensity distribution. The distribution of back-reflected laser radiation is related to process parameters, keyhole geometry and some weld defects.
Keywords: back-reflected laser radiation; camera; image processing; laser welding; photodiode; welding process visualization; fotodioda; kamera; laserové svařování; vizualizace svařovacího procesu; zpracování obrazu; zpětně odražené laserové záření

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: http://hdl.handle.net/11012/213824

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-533476


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses