System napędu UW Laser umożliwia wykrywanie głębokości spawania w czasie rzeczywistym z dokładnością do mikronów

W obliczu szybkiego rozwoju pojazdów wykorzystujących nową energię, elektroniki 3C i sprzętu do magazynowania energii, spawanie laserowe stawia przed nami bezprecedensowe wyzwania w zakresie precyzji. Tradycyjna kontrola jakości przypomina ślepe kontrole w pędzącym pociągu: próbkowanie destrukcyjne pomija pełny cykl produkcji, a testy offline rentgenowskie/ultradźwiękowe są nieefektywne, a brak danych o głębokości spoiny utrzymuje wysoki wskaźnik wadliwych partii. Opracowany przez UW Laser system "RWD Real-Time Weld Depth Detection System" wykorzystuje technologię FD-OCT w przemyśle, wprowadzając kontrolę jakości spawania w nową erę zarządzania opartego na danych z całego procesu.

01 Solidne wysiłki badawczo-rozwojowe w celu rozwiązania kluczowych problemów spawania w branży

Wraz z rosnącymi wymaganiami dotyczącymi precyzji spawania w takich dziedzinach, jak pojazdy wykorzystujące nową energię i elektronika 3C, tradycyjne metody inspekcji ujawniły systemowe wady:

Brak kontroli całego procesu

Linie produkcyjne opierają się na inspekcji próbek pierwszego elementu i destrukcyjnych badaniach metalograficznych (ze wskaźnikiem pokrycia<5%), które nie monitorują dynamicznych zmian głębokości spoiny w czasie rzeczywistym.

Brak reakcji w czasie rzeczywistym

Inspekcje offline, takie jak testy rentgenowskie i ultradźwiękowe, trwają 30 minut na element, co jest całkowicie nieskuteczne w przypadku fluktuacji jeziorka spawalniczego na poziomie mikrosekund podczas szybkiego spawania (≥10 m/min).

Próżnia danych o głębokości penetracji

Tradycyjne metody pozwalają jedynie na obserwację morfologii powierzchni, a brak kluczowych danych o głębokości penetracji prowadzi do wskaźnika wadliwych partii przekraczającego 15%, co skutkuje gwałtownym wzrostem kosztów jakości.

UW Laser zebrał zespół badawczo-rozwojowy składający się z 32 ekspertów (obejmujący optykę, mechanikę, inżynierię elektryczną i oprogramowanie). Po 4 latach i ponad 10 milionach juanów inwestycji osiągnięto trzy kluczowe przełomy technologiczne i samodzielnie opracowano "RWD Real-time Weld Penetration Detection System" — umożliwiając przemysłowe zastosowanie FD-OCT. Zaprojektowany do monitorowania jakości całego procesu spawania z głęboką penetracją (spawanie z tworzeniem się dziury), zapewnia jakość spoiny przez cały czas.

Dzięki kompletnej technologii zbudowanej w 100% z samodzielnie opracowanych ścieżek optycznych, algorytmów i oprogramowania, "System RWD" zapewnia wydajność detekcji na poziomie mikronów. Zamienia "real-time 100% inspekcję penetracji spoiny" z koncepcji laboratoryjnej w narzędzie do masowej produkcji. Dostarczono dziesiątki systemów, z powtarzającymi się zamówieniami od wiodących klientów z branży baterii litowych, co czyni go "standardową konfiguracją" dla modernizacji procesów w sektorach baterii zasilających i elektroniki precyzyjnej.

02 Przełomy technologiczne: Redefinicja standardów branżowych

System RWD wykorzystuje tomografię optyczną w dziedzinie częstotliwości (FD-OCT), która z dużą precyzją mierzy głębokość spoiny za pomocą interferometru Michelsona. Gdy podczas spawania powstaje dziura (zagłębiona struktura), długość ścieżki optycznej światła próbki wzrasta. Analizując takie zmiany (np. z 5000 μm (niespawane) do 5500 μm (spawane), wskazując na głębokość dziury 500 μm), system oblicza głębokość spoiny w czasie rzeczywistym z dokładnością na poziomie mikronów — jakby używał fal świetlnych jako precyzyjnej "miarki" do pomiarów dynamicznych. Rozwiązuje to ślepy punkt branży, gdzie tradycyjne metody nie są w stanie uzyskać danych o penetracji metalograficznej w czasie rzeczywistym.

Zasilany przez równoległe obliczenia akcelerowane przez GPU do przetwarzania sygnałów interferencyjnych w czasie rzeczywistym, System RWD ma częstotliwość próbkowania do 250 000 punktów/sekundę, aby dokładnie śledzić fluktuacje jeziorka spawalniczego. Oferuje wybieralne rozdzielczości detekcji (20 μm/10 μm/5 μm): dla grubych materiałów (≥1 mm), dokładność penetracji wynosi<100 μm (lub<10% całkowitej penetracji); dla cienkich materiałów (200-400 μm),czułość 80 dB) do wytrzymania intensywnego światła spawalniczego, zapewnia niemal zerowe pominięcie detekcji w produkcji o wysokiej prędkości. Zweryfikowany w setkach tysięcy testów i działający stabilnie przez ponad rok, jego wskaźnik fałszywych osądów jest poniżej standardów branżowych, zapewniając pełnoetatową 100% inspekcję penetracji dla baterii zasilających, elektroniki precyzyjnej itp.

Co bardziej godne uwagi, jego inteligentny system dynamicznej kalibracji ścieżki optycznej umożliwia automatyczną kalibrację światła detekcyjnego i światła spawalniczego poprzez akwizycję sygnału o wysokiej precyzji i pozycjonowanie szczytu (błąd<10 μm). Zapewnia to dokładne współosiowe wyrównanie obu wiązek i skutecznie rozwiązuje problem odchylenia ścieżki optycznej spowodowanego przemieszczeniem mechanicznym. System posiada trzy kluczowe zalety:

Wysoka stabilność

Eliminuje dryft detekcji dla niezawodnej produkcji ciągłej przez 365 dni

Pełna automatyczna kalibracja

Kończy kalibrację w ciągu 30 sekund po uruchomieniu, wibracjach lub podłączeniu/odłączeniu, bez interwencji ręcznej

Inteligentna kompensacja

Dynamicznie dostosowuje ścieżkę optyczną, aby dostosować się do zewnętrznych zakłóceń i zapewnić spójność detekcji

Ponadto, system RWD innowacyjnie rozwija 5 kombinacji algorytmów śledzenia głębokości spoiny, które inteligentnie filtrują szumy rozprysków i sygnały interferencji wielokrotnego odbicia. Dynamicznie dostosowuje się do różnorodnych scenariuszy spawania (skanery galwanometryczne, głowice laserowe, głowice kołyszące) w celu dokładnego wykrywania głębokości spoiny w produkcji o wysokiej prędkości. Jednocześnie integruje cztery inteligentne systemy kalibracji zapewniające stabilne działanie w trudnych warunkach:

Dynamiczna kompensacja aberracji chromatycznej:

Kalibracja w czasie rzeczywistym dla całego kadru/partycji dla złożonych pól widzenia spawania

Kompensacja synchronizacji ilości rozogniskowania:

Zwiększa stabilność sygnału wielostacyjnego o 300%

Inteligentne wyrównanie wiązki:

Skanowanie 3D dziury + pozycjonowanie punktu impulsowego (błąd<10 μm)

Tłumienie zakłóceń środowiskowych:

Automatycznie koryguje długoterminowy dryft systemu

System RWD obsługuje szybkie przełączanie 20 konfiguracji detekcji (wykonywane poprzez przełączanie plików) i posiada niestandardowy system oceny jakości (QA). Elastycznie dostosowuje się do iteracji procesów, umożliwiając detekcję pełnego pokrycia od prostych płaskich powierzchni po złożone zakrzywione.

Ponadto, system obsługuje trójstronną interakcję między lokalnym przechowywaniem danych, systemami MES i bazami danych w celu zapewnienia identyfikowalności jakości spoin na poziomie punktu spawania. Kluczowe mechanizmy są optymalizowane poprzez symulacje wielofizyczne (analiza zakłóceń ruchu/trybu wibracji/zmęczenia), wydłużając żywotność krytycznych komponentów o 30%. W połączeniu z codzienną automatyczną kalibracją i wsparciem profesjonalnego zespołu spawalniczego, znacznie obniża koszty konserwacji i zapewnia ciągłą niezawodność w warunkach wibracji, wahań temperatury i innych czynników.

KONIEC

System "RWD Real-time Weld Depth Detection System" firmy UW Laser buduje pętlę sterowania w czasie rzeczywistym "detekcja-sprzężenie zwrotne-optymalizacja" w spawaniu laserowym, opierając się na mikronowej skali pełnej inspekcji penetracji, dynamicznym sterowaniu z reakcją w milisekundach i adaptacyjnym inteligentnym rdzeniem algorytmicznym. Całkowicie kończy erę "ślepych punktów inspekcji próbnej" w kontroli jakości spawania.

W przyszłości UW Laser będzie wykorzystywać swój techniczny rdzeń działający w czasie rzeczywistym, oparty na danych i wysoce niezawodny, aby stale rozwijać spawanie laserowe w kierunku ery zerowych defektów.