激光焊接及激光釬焊已越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車工業(yè)的白車身焊裝及零部件生產(chǎn)中。由于人工檢查焊縫質(zhì)量缺乏可靠性與穩(wěn)定性，因此，有必要采用可靠性高、效能先進(jìn)的質(zhì)量監(jiān)控裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫質(zhì)量參數(shù)的全程、同步、無(wú)間斷的精確檢測(cè)。為了適應(yīng)這種需求，Soudronic 汽車系統(tǒng)有限公司開發(fā)出第二代激光焊接及激光釬焊焊縫質(zhì)量監(jiān)控系統(tǒng)——“SOUVIS(r) 5000”。該系統(tǒng)采用新型光學(xué)取像與激光感應(yīng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫三維形面參數(shù)與焊縫表面均勻性參數(shù)進(jìn)行同步檢測(cè)，且兩種檢測(cè)功能有機(jī)地集成于一個(gè)獨(dú)立的感應(yīng)裝置里。

在汽車工業(yè)中，較早采用激光焊接技術(shù)且已實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)的為不等厚板的激光拼焊技術(shù)。Soudronic汽車系統(tǒng)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“Soudronic”）系全球領(lǐng)先的激光拼焊設(shè)備與系統(tǒng)供應(yīng)商。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2004年全球的激光拼焊板產(chǎn)量為1.8億張，預(yù)計(jì)2005年將增漲到 2.5億張。由于激光拼焊板對(duì)于焊縫質(zhì)量要求特別嚴(yán)格，因此，Soudronic 較早開發(fā)出了基于光學(xué)成像與激光感應(yīng)技術(shù)的用于拼焊板焊縫質(zhì)量監(jiān)控的第一代在線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)應(yīng)用于其激光拼焊設(shè)備與激光焊管設(shè)備上。該系統(tǒng)的采用極大地提高了Soudronic 在激光拼焊領(lǐng)域的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力，同時(shí)通過(guò)與拼焊板供應(yīng)商及汽車制造商的不斷交流，Soudronic開發(fā)出了新一代更加簡(jiǎn)易可靠的可視式焊縫質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)—— “SOUVIS(r) 5000”（SOUdronic VIsion System）。由于該系統(tǒng)獨(dú)到的技術(shù)特點(diǎn)及杰出的檢測(cè)性能，可廣泛應(yīng)用于汽車制造工業(yè)的激光焊接中，如轎車白車身激光焊接與激光釬焊及燃油噴射系統(tǒng)與變速箱齒輪焊接等。
焊接工藝及其技術(shù)局限性
在工業(yè)應(yīng)用中，激光焊接的工藝控制非常關(guān)鍵，這主要是因?yàn)椋?br /> * 待焊接工件的精度、工件焊接組合的重復(fù)定位與夾緊精度有一定限度，焊接前的間隙必須控制在一定精度內(nèi)；
* 對(duì)于有些焊接形面，激光聚焦點(diǎn)跟蹤整個(gè)焊接縫隙軌跡（長(zhǎng)度可達(dá)2m以上）的精度要求不超出激光光束直徑的10%；
* 有時(shí)待焊接工件表面會(huì)有金屬涂層（如鍍鋅板），而金屬涂層由于其材料熔點(diǎn)較低常常會(huì)造成焊接氣孔。
在汽車工業(yè)中的大批量生產(chǎn)應(yīng)用中，激光焊接多采用“深入焊”或“透焊”工藝。但是，即便對(duì)縫間隙控制得再好，也無(wú)法避免出現(xiàn)焊接缺陷。從其表面來(lái)看，焊縫缺陷可主要分為兩大類：焊縫幾何形面缺陷和隨機(jī)缺陷，前者一般通過(guò)對(duì)一段焊縫進(jìn)行觀察即可發(fā)現(xiàn)，后者指出現(xiàn)在不可預(yù)知位置的局部缺陷。
“SOUVIS(r) 5000”的圖像處理系統(tǒng)
“SOUVIS(r) 5000”的硬件平臺(tái)為一臺(tái)功能強(qiáng)大的工業(yè)電腦，內(nèi)置有圖像處理系統(tǒng)與實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。感應(yīng)頭為一個(gè)CMOS 攝像頭，攝像頭具有自適應(yīng)反饋特點(diǎn)及特殊的閃光技術(shù)。該系統(tǒng)可集成到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，也可通過(guò)母線（CAN，INTERBUS）與PLC連接進(jìn)行外部控制。該系統(tǒng)也可與遠(yuǎn)程服務(wù)器連接，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程質(zhì)量監(jiān)控及系統(tǒng)故障自診。系統(tǒng)的圖像處理電腦也能夠?qū)崿F(xiàn)部分功能直接控制（I/O‘s）。
圖像獲取
由兩根等幅激光線按一定角度投射到待檢測(cè)焊縫上來(lái)獲取焊縫的三維數(shù)據(jù)，即焊縫幾何形面數(shù)據(jù)。 同時(shí)在一個(gè)閃光裝置持續(xù)20μs的閃光瞬間，CMOS攝像頭拍攝待檢測(cè)焊縫區(qū)的灰底照片（見圖3）。為獲取上述兩種方式在圖像上的最大對(duì)比度，攝像頭既有自適應(yīng)光學(xué)特點(diǎn)，也可通過(guò)專用軟件設(shè)定，因此，系統(tǒng)最終獲取的單一圖像中可反映出待檢測(cè)焊縫區(qū)的全部信息。系統(tǒng)獲取的標(biāo)準(zhǔn)圖像尺寸為10 mm×10 mm，分辨率為10μm。在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，感應(yīng)頭或待檢測(cè)工件需在連續(xù)運(yùn)動(dòng)中取像，系統(tǒng)的取像觸發(fā)裝置可保證連續(xù)取像的兩個(gè)相鄰圖像有一定重疊，從而實(shí)現(xiàn)無(wú)間斷取像檢測(cè)。受限于攝像頭取像速度及數(shù)據(jù)傳輸速度，系統(tǒng)的檢測(cè)速度為30m/min。由于系統(tǒng)取像與檢測(cè)速度快，因此，在實(shí)際應(yīng)用中，影響檢測(cè)速度的瓶頸往往是其他生產(chǎn)裝置，如焊接機(jī)器人、工件穿梭裝置等。 
焊縫特征提取分析
激光焊接的焊縫質(zhì)量檢測(cè)主要取決于兩方面的數(shù)據(jù)特征：焊縫幾何形面的絕對(duì)測(cè)量值和焊縫表面的均勻性。焊縫的局部缺陷會(huì)對(duì)焊縫強(qiáng)度及表面視覺(jué)美觀產(chǎn)生影響，因此，“SOUVIS(r) 5000”采用如下3種方式同步探測(cè)焊縫局部缺陷：焊縫形面三維數(shù)據(jù)分析、焊縫組織結(jié)構(gòu)分析和針孔分析。
焊縫組織結(jié)構(gòu)一般通過(guò)一個(gè)決定性的、隨機(jī)的、非均質(zhì)的纖維性結(jié)構(gòu)來(lái)反映，即"魚骨形" 結(jié)構(gòu)。為了對(duì)焊縫結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，系統(tǒng)根據(jù)纖維結(jié)構(gòu)的斜度、方向及多像素方式生成焊縫結(jié)構(gòu)特征。這些結(jié)構(gòu)特征可以僅通過(guò)少量的數(shù)字來(lái)反映焊縫表面質(zhì)量與平滑均勻性等特征。如果在每個(gè)焊縫區(qū)這些結(jié)構(gòu)特征數(shù)據(jù)變化很大，則說(shuō)明焊縫出現(xiàn)局部焊接缺陷，比如由于等離子保護(hù)造成的溶燒深入不足或者由于工件表面涂層造成的孔隙或焊坑。細(xì)小的焊接缺陷（如針孔）通過(guò)這種方式無(wú)法探測(cè)，因此，該系統(tǒng)利用第3種分析算法來(lái)發(fā)現(xiàn)小于幾百μm的細(xì)小焊接缺陷，如在激光釬焊焊縫上探測(cè)直徑僅為200μm的針孔，這種方法稱為針孔分析法。
當(dāng)前應(yīng)用實(shí)例
“SOUVIS(r) 5000”已經(jīng)在歐洲幾家汽車制造商的白車身焊裝生產(chǎn)線上裝配應(yīng)用，用以檢測(cè)轎車車頂激光釬焊焊縫質(zhì)量及地板總成激光焊接焊縫質(zhì)量。其中一個(gè)主要應(yīng)用實(shí)例為德國(guó)的奧迪汽車。1年多以前，奧迪就在其A3與新A6白車身焊裝線上安裝了該焊縫質(zhì)量在線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)（見圖7）。值得一提的是，奧迪不但采用該系統(tǒng)檢測(cè)頂蓋激光釬焊的焊縫質(zhì)量，而且有選擇地檢測(cè)噴底漆后的焊縫質(zhì)量，后者可進(jìn)一步保證奧迪轎車的頂級(jí)制造質(zhì)量。
在整車制造商逐步采用了“SOUVIS(r) 5000”后，部分一級(jí)部件供應(yīng)商也計(jì)劃在其激光焊接設(shè)備上裝配該系統(tǒng)。

結(jié)論
憑借在焊接質(zhì)量同步可視監(jiān)控領(lǐng)域10多年的經(jīng)驗(yàn)，Soudronic開發(fā)出了具有獨(dú)到技術(shù)的“SOUVIS(r) 5000”焊縫質(zhì)量在線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，用于檢測(cè)激光焊接或激光釬焊的焊縫質(zhì)量。由于采用了激光感應(yīng)與μm級(jí)高分辨率取像技術(shù)，該系統(tǒng)具有杰出的探測(cè)與分辨功能。整個(gè)系統(tǒng)集成于一個(gè)單元中，便于其在焊接生產(chǎn)設(shè)備上安裝，并可通過(guò)遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行系統(tǒng)故障診斷。該在線實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)具有操作界面友好、要求設(shè)置參數(shù)少、操作簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)該系統(tǒng)硬件堅(jiān)固，可完全滿足車間環(huán)境3班連續(xù)生產(chǎn)的要求。