ระบบ RWD ของ UW Laser ทําให้สามารถตรวจจับความลึกของผสมระดับไมครอนในเวลาจริง

ท่ามกลางการเติบโตอย่างรวดเร็วของยานยนต์พลังงานใหม่ อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C และอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน การเชื่อมด้วยเลเซอร์กำลังเผชิญกับความท้าทายด้านความแม่นยำที่ไม่เคยมีมาก่อน การตรวจสอบคุณภาพแบบดั้งเดิมเปรียบเสมือนการตรวจสอบแบบสุ่มบนรถไฟความเร็วสูง: การสุ่มตัวอย่างแบบทำลายล้างพลาดการผลิตตลอดวงจร การทดสอบแบบออฟไลน์ด้วย X-ray/อัลตราโซนิกไม่มีประสิทธิภาพ และการขาดข้อมูลความลึกของการเชื่อมทำให้มีอัตราข้อบกพร่องเป็นชุดสูง ระบบ "RWD Real-Time Weld Depth Detection System" ที่พัฒนาขึ้นเองของ UW Laser นำ FD-OCT มาประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม นำการตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมเข้าสู่ยุคใหม่ของการจัดการที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลตลอดกระบวนการ

01 ความพยายามด้าน R&D ที่แข็งแกร่งเพื่อแก้ไขปัญหาหลักของการเชื่อมในอุตสาหกรรม

เมื่อความต้องการความแม่นยำในการเชื่อมในสาขาต่างๆ เช่น ยานยนต์พลังงานใหม่และอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ 3C ยังคงเพิ่มสูงขึ้น วิธีการตรวจสอบแบบดั้งเดิมได้เผยให้เห็นข้อบกพร่องที่เป็นระบบ:

ขาดการควบคุมตลอดกระบวนการ

สายการผลิตอาศัยการตรวจสอบตัวอย่างชิ้นแรกและการทดสอบโลหะวิทยาแบบทำลายล้าง (มีอัตราการครอบคลุม <5%) ซึ่งไม่สามารถตรวจสอบการเปลี่ยนแปลงแบบไดนามิกของความลึกของการเชื่อมได้ตลอดเวลา

ความล้มเหลวในการตอบสนองแบบเรียลไทม์

การตรวจสอบแบบออฟไลน์ เช่น X-ray และอัลตราโซนิก ใช้เวลา 30 นาทีต่อชิ้น ซึ่งไม่มีประสิทธิภาพอย่างสมบูรณ์ในการจัดการกับความผันผวนของแอ่งหลอมเหลวระดับไมโครวินาทีระหว่างการเชื่อมความเร็วสูง (≥10 ม./นาที)

สุญญากาศข้อมูลความลึกของการเจาะ

วิธีการแบบดั้งเดิมสามารถสังเกตได้เฉพาะลักษณะพื้นผิว และการขาดข้อมูลความลึกของการเจาะที่สำคัญนำไปสู่อัตราข้อบกพร่องเป็นชุดมากกว่า 15% ส่งผลให้ต้นทุนคุณภาพเพิ่มขึ้นอย่างมาก

UW Laser ได้รวบรวมทีม R&D ผู้เชี่ยวชาญ 32 คน (ครอบคลุมด้านทัศนศาสตร์ กลศาสตร์ วิศวกรรมไฟฟ้า และซอฟต์แวร์) หลังจาก 4 ปีและการลงทุนกว่า 10 ล้านหยวน ก็ประสบความสำเร็จในการก้าวข้ามทางเทคโนโลยีหลักสามประการ และพัฒนา "RWD Real-time Weld Penetration Detection System" ขึ้นมาเอง ซึ่งทำให้ FD-OCT สามารถนำไปใช้ในอุตสาหกรรมได้ ออกแบบมาเพื่อการตรวจสอบคุณภาพตลอดกระบวนการของการเชื่อมแบบเจาะลึก (การเชื่อมที่มีการเกิดรูเข็ม) เพื่อรับประกันคุณภาพการเชื่อมตลอดกระบวนการ

ด้วยห่วงโซ่เทคโนโลยีที่สมบูรณ์ซึ่งสร้างขึ้นจากเส้นทางแสง อัลกอริทึม และซอฟต์แวร์ที่พัฒนาขึ้นเอง 100% "RWD System" ให้ประสิทธิภาพการตรวจจับระดับไมครอน เปลี่ยน "การตรวจสอบการเจาะเชื่อมแบบเรียลไทม์ 100%" จากแนวคิดในห้องปฏิบัติการให้กลายเป็นเครื่องมือสำหรับการผลิตจำนวนมาก มีการส่งมอบระบบหลายสิบระบบ พร้อมคำสั่งซื้อซ้ำจากลูกค้าแบตเตอรี่ลิเธียมชั้นนำ ทำให้เป็น "การกำหนดค่ามาตรฐาน" สำหรับการอัปเกรดกระบวนการในภาคส่วนแบตเตอรี่กำลังและอิเล็กทรอนิกส์ความแม่นยำ

02 ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี: กำหนดมาตรฐานอุตสาหกรรมใหม่

RWD System ใช้ Frequency-Domain Optical Coherence Tomography (FD-OCT) ซึ่งวัดความลึกของการเชื่อมด้วยความแม่นยำสูงผ่าน Michelson interferometer เมื่อเกิดรูเข็ม (โครงสร้างที่บุ๋มลง) ระหว่างการเชื่อม ความยาวเส้นทางแสงของแสงตัวอย่างจะเพิ่มขึ้น โดยการวิเคราะห์การเปลี่ยนแปลงดังกล่าว (เช่น จาก 5000μm (ยังไม่เชื่อม) เป็น 5500μm (เชื่อมแล้ว) แสดงถึงความลึกของรูเข็ม 500μm) ระบบจะคำนวณความลึกของการเชื่อมแบบเรียลไทม์ด้วยความแม่นยำระดับไมครอน เช่นเดียวกับการใช้คลื่นแสงเป็น "ไม้บรรทัด" ความแม่นยำสูงสำหรับการวัดแบบไดนามิก สิ่งนี้แก้ไขจุดบอดของอุตสาหกรรมที่วิธีการแบบดั้งเดิมไม่สามารถรับการเจาะโลหะวิทยาแบบเรียลไทม์ได้

ขับเคลื่อนด้วยการประมวลผลแบบขนานที่เร่งด้วย GPU สำหรับการประมวลผลสัญญาณการรบกวนแบบเรียลไทม์ RWD System มีอัตราการสุ่มตัวอย่างสูงถึง 250,000 จุด/วินาที เพื่อติดตามความผันผวนของแอ่งหลอมเหลวได้อย่างแม่นยำ มีความละเอียดในการตรวจจับที่เลือกได้ (20μm/10μm/5μm): สำหรับวัสดุหนา (≥1 มม.) ความแม่นยำในการเจาะคือ <100μm (หรือ <10% ของการเจาะทั้งหมด); สำหรับวัสดุบาง (200-400μm) ความไว 80dB) เพื่อทนต่อแสงเชื่อมที่รุนแรง ทำให้มั่นใจได้ว่ามีการตรวจจับพลาดน้อยที่สุดในการผลิตความเร็วสูง ได้รับการตรวจสอบในการทดสอบหลายแสนครั้งและทำงานได้อย่างเสถียรมานานกว่าหนึ่งปี อัตราการตัดสินใจผิดพลาดต่ำกว่ามาตรฐานอุตสาหกรรม ให้การตรวจสอบการเจาะ 100% ตลอดเวลาสำหรับแบตเตอรี่กำลัง อิเล็กทรอนิกส์ความแม่นยำ ฯลฯ

สิ่งที่น่าสังเกตยิ่งกว่านั้นคือระบบการปรับเทียบเส้นทางแสงแบบไดนามิกอัจฉริยะช่วยให้สามารถปรับเทียบแสงตรวจจับและแสงเชื่อมโดยอัตโนมัติผ่านการเก็บสัญญาณความแม่นยำสูงและการกำหนดตำแหน่งจุดสูงสุด (ข้อผิดพลาด <10μm) สิ่งนี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าลำแสงทั้งสองจะสอดคล้องกันอย่างแม่นยำและแก้ไขการเบี่ยงเบนของเส้นทางแสงที่เกิดจากการเคลื่อนที่ทางกลได้อย่างมีประสิทธิภาพ ระบบมีข้อได้เปรียบหลักสามประการ:

ความเสถียรสูง

ขจัดความคลาดเคลื่อนในการตรวจจับสำหรับการผลิตต่อเนื่องที่เชื่อถือได้ 365 วัน

การปรับเทียบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ

ทำการปรับเทียบให้เสร็จสิ้นภายใน 30 วินาทีหลังจากการสตาร์ท การสั่นสะเทือน หรือการเสียบ/ถอดปลั๊ก ไม่ต้องมีการแทรกแซงด้วยตนเอง

การชดเชยอัจฉริยะ

ปรับเส้นทางแสงแบบไดนามิกเพื่อปรับให้เข้ากับการรบกวนจากภายนอกและรับประกันความสม่ำเสมอของการตรวจจับ

นอกจากนี้ RWD system ยังพัฒนารวมชุดอัลกอริทึมติดตามความลึกของการเชื่อม 5 แบบ ซึ่งกรองสัญญาณรบกวนจากสะเก็ดไฟและการสะท้อนหลายครั้งได้อย่างชาญฉลาด ปรับให้เข้ากับสถานการณ์การเชื่อมที่หลากหลาย (สแกนเนอร์แบบกัลวาโนมิเตอร์ หัวเลเซอร์ หัวสั่น) ได้แบบไดนามิก เพื่อการตรวจจับความลึกของการเชื่อมที่แม่นยำในการผลิตความเร็วสูง ในขณะเดียวกันก็รวมระบบการสอบเทียบอัจฉริยะสี่ระบบเพื่อการทำงานที่เสถียรภายใต้สภาวะที่รุนแรง:

การชดเชยความคลาดเคลื่อนสีแบบไดนามิก:

การปรับเทียบแบบเต็มเฟรม/พาร์ติชันแบบเรียลไทม์สำหรับมุมมองการเชื่อมที่ซับซ้อน

การชดเชยการซิงโครไนซ์ปริมาณการโฟกัส:

เพิ่มความเสถียรของสัญญาณหลายสถานี 300%

การจัดแนวลำแสงอัจฉริยะ:

การสแกน 3 มิติของรูเข็ม + การกำหนดตำแหน่งจุดพัลส์ (ข้อผิดพลาด <10μm)

การระงับเสียงรบกวนจากสิ่งแวดล้อม:

แก้ไขความคลาดเคลื่อนของระบบในระยะยาวโดยอัตโนมัติ

RWD system รองรับการเปลี่ยนการกำหนดค่าการตรวจจับ 20 แบบได้อย่างรวดเร็ว (ทำได้โดยการสลับไฟล์) และมีระบบประเมินคุณภาพ (QA) ที่กำหนดเอง ปรับให้เข้ากับการทำซ้ำกระบวนการได้อย่างยืดหยุ่น ทำให้สามารถตรวจจับได้ครอบคลุมตั้งแต่พื้นผิวเรียบไปจนถึงพื้นผิวโค้งที่ซับซ้อน

นอกจากนี้ ระบบยังรองรับการโต้ตอบสามทางระหว่างการจัดเก็บข้อมูลในเครื่อง ระบบ MES และฐานข้อมูลสำหรับการตรวจสอบย้อนกลับคุณภาพระดับจุดเชื่อม กลไกสำคัญได้รับการปรับให้เหมาะสมผ่านการจำลองแบบหลายฟิสิกส์ (การรบกวนจากการเคลื่อนที่/โหมดการสั่น/การวิเคราะห์ความล้า) ยืดอายุส่วนประกอบที่สำคัญออกไป 30% เมื่อรวมกับการสอบเทียบอัตโนมัติรายวันและการสนับสนุนจากทีมเชื่อมมืออาชีพ จะช่วยลดต้นทุนการบำรุงรักษาได้อย่างมาก และรับประกันความน่าเชื่อถืออย่างต่อเนื่องท่ามกลางการสั่นสะเทือน ความผันผวนของอุณหภูมิ และสภาวะอื่นๆ

สิ้นสุด

UW Laser's "RWD Real-time Weld Depth Detection System" สร้างวงจรควบคุมแบบเรียลไทม์ "การตรวจจับ-ป้อนกลับ-การปรับปรุง" ในการเชื่อมด้วยเลเซอร์ โดยอาศัยการตรวจสอบการเจาะทะลุเต็มรูปแบบระดับไมครอน การควบคุมแบบไดนามิกที่ตอบสนองระดับมิลลิวินาที และแกนอัลกอริทึมอัจฉริยะแบบปรับตัวได้ สิ้นสุดยุคของ "จุดบอดในการตรวจสอบตัวอย่าง" ในการตรวจสอบคุณภาพการเชื่อมอย่างสมบูรณ์

ในอนาคต UW Laser จะใช้แกนเทคโนโลยีแบบเรียลไทม์ที่ขับเคลื่อนด้วยข้อมูลและมีความน่าเชื่อถือสูง เพื่อผลักดันการเชื่อมด้วยเลเซอร์เข้าสู่ยุคที่ปราศจากข้อบกพร่องอย่างต่อเนื่อง