Krmiljenje laserskega varjenja bakra z izvenosno postavljeno kamero

Žalac, Jan (avtor), Jezeršek, Matija (mentor)

Z razvojem e-mobilnosti varjenje bakra pridobiva na pomenu kot raziskovalno področje, saj je baker pomemben gradnik električnih podsistemov, kot so baterije in močnostna elektronika. Lasersko varjenje bakra predstavlja velik izziv zaradi visoke reflektivnosti ter temperaturno odvisnih materialnih karakteristik. V delu razvijemo sistem za krmiljenje širine laserskega varjenja bakra s 3 kW vlakenskim laserjem. Sistem deluje na osnovi optične povratne zanke, v kateri s kamero sledimo zvaru in merimo širino prevaritve. Na podlagi izmerjene in željene širine prevaritve PID krmilnik prilagaja moč varjenja. Izdelali smo štiri krmilnike in preizkusili kombinirano uporabo različnih krmilnikov hkrati. Rezultati so pokazali, da lahko z optično povratno zanko krmilimo širino varjenja s standardno deviacijo med 2 % in 10 %. Najhitrejšo spremembo širine varjenja smo doegli z uporabo usmerjenega PID krmilnika, ki je za spremembo širine potreboval 0,02 s. Sistem omogoča hitrejšo nastavitev procesa, boljši nadzor nad procesom in kvalitetnejše varjenje glede na konvencionalne sisteme laserskega varjenja bakra.

• Jezik: Slovenski jezik
• Ključne besede: lasersko varjenje, krmiljenje procesa, nadzor s kamero, baker, vlakenski laser
• Vrsta gradiva: Magistrsko delo/naloga
• Tipologija: 2.09 - Magistrsko delo
• Organizacija: FS - Fakulteta za strojništvo
• Leto izida: 2024
• Št. strani: XXII, 61 str.
• PID: 20.500.12556/RUL-164435
• UDK: 621.791.725:62-519:669(043.2)
• COBISS.SI-ID: 219706627
• Datum objave v RUL: 25.10.2024

ŽALAC, Jan, 2024, Krmiljenje laserskega varjenja bakra z izvenosno postavljeno kamero [na spletu]. Magistrsko delo. [Dostopano 21 april 2025]. Pridobljeno s: https://repozitorij.uni-lj.si/IzpisGradiva.php?lang=slv&id=164435

Sekundarni jezik

• Jezik: Angleški jezik
• Naslov: Control of copper laser welding with an off axis camera

Izvleček

With the development of e-mobility, copper welding is gaining importance as a research field, since copper is a key component of electrical subsystems such as batteries and power electronics. Laser welding of copper presents a significant challenge due to its high reflectivity and temperature-dependent material characteristics. In this work, we develop a system for controlling the width of laser welding of copper using a 3 kW fiber laser. The system operates on the basis of an optical feedback loop, where a camera monitors the weld and measures the width of the welding zone. Based on the measured and desired weld width, a PID controller adjusts the welding power. We developed four controllers and tested the combined use of different controllers simultaneously. The results showed that the optical feedback loop can control the welding width with a standard deviation between 2 % and 10 %. The fastest change in welding width was achieved using a feed-forward PID controller, which required 0.02 seconds to adjust the width. The system enables faster process setup, better process control, and higher-quality welding compared to conventional copper laser welding systems.

• Ključne besede: laser welding, process control, camera monitoring, copper, fiber laser