Detección de defectos de soldadura en la soldadura por rayos láser utilizando características de sensores de emisión...

Área de la Ciencia:

• Ciencias de los materiales e ingeniería
• Procesos de fabricación
• Ciencia de datos y aprendizaje automático

Sus antecedentes:

• La soldadura por haz láser (LBW) es propensa a defectos como la formación de poros debido a interacciones complejas entre el material y el láser.
• La interpretación de las emisiones electromagnéticas durante el LBW es un desafío para la detección directa de defectos.
• Los métodos existentes carecen de una evaluación eficiente de la calidad de la soldadura en tiempo real.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un marco basado en datos para la interpretación de las emisiones electromagnéticas en LBW para la detección de defectos.
• Implementar enfoques de aprendizaje tanto supervisados como no supervisados para el monitoreo cuantitativo de las soldaduras.
• Mejorar la interpretabilidad de los datos fotónicos para la evaluación de la calidad de las soldaduras industriales.

Principales métodos:

• Realizó 81 experimentos de soldadura, registrando datos de emisión en tiempo real a través de 42 canales espectrales.
• Extrajo características estadísticas, temporales y basadas en la forma, reduciendo la dimensionalidad con el Análisis de Componentes Principales (PCA).
• Memoria de corto plazo aplicada (LSTM) para el aprendizaje supervisado y Bosque de aislamiento para la detección de anomalías sin supervisión.

Principales resultados:

• El modelo LSTM logró bajas tasas de error (MSE: 0.0029, MAE: 0.0288) en el conjunto de ensayos.
• Isolation Forest demostró un alto rendimiento en la detección de soldaduras anómalas (precisión del 80%, precisión del 85,7%).
• El marco mejora con éxito la interpretabilidad de los datos fotónicos 4D de los procesos LBW.

Conclusiones:

• El marco basado en datos propuesto interpreta efectivamente las emisiones electromagnéticas para la detección de defectos de soldadura en LBW.
• El marco permite tanto el análisis posterior al proceso como el posible seguimiento en tiempo real de la calidad de las soldaduras.
• Este enfoque ofrece una solución escalable para aplicaciones industriales que requieren una evaluación sólida de la calidad de las soldaduras.