近年来，随着激光焊接工艺在消费电子及新能源电池领域的应用越来越广泛，激光焊接监控设备（Laser Welding Monitor，以下简称 LWM）在实际焊接加工中也越来越不可或缺，下面将通过介绍 LWM 在实际产品的线焊接加工中的应用来详细了解 LWM 的功能。

图1 LWM 原理

通过实时接收焊接过程中反射回来的各种光信号来监控焊接工艺稳定性，焊接结束后会同步把判定结果反馈给自动化或者焊接机台，进行 OK 和 NG 料分类。LWM 可以轻松的集成在各种焊接机上，与国内各大主流激光厂家都有成熟的集成方案。

焊接工艺简介

焊接方法：把上下两片微米级厚的不锈钢片通过连续模式线焊接的方式焊接到一起

焊接要求：气密性足够好，不漏气

检测 OK/NG 料标准：对焊接后的产品在一定的气压下做真空值测试，检查是否漏气。

OK/NG 料焊接曲线对比

标准 OK 产品的焊接曲线图如下：

图中的三条蓝色曲线是 LWM 收集到的实时焊接信号曲线（等离子体信号，温度信号及背光反射信号），每条焊接曲线上，下处有两条绿色的线是参考线，用来建立评判标准来判定产品的 OK/NG。

图2 标准焊接曲线

NG 料焊接曲线 1：

如下图蓝色是标准 OK 曲线，红色是 NG 的功率变化曲线。

焊接功率降低时，LWM 检测到等离子体信号和温度信号降低，反射的光信号升高，说明在焊接中材料反射的激光变多，吸收的激光能量减少，实际产品检测发生虚焊，真空测试漏气。

图3 NG 料焊接曲线 1

NG 料焊接曲线 2：

如下图蓝色是标准 OK 曲线，红色是 NG 的焦距变化曲线。

焊接焦距变化时，LWM 检测到等离子体信号和温度信号降低，反射的光信号增强，说明在焊接中材料反射的激光变多，吸收的激光能量减少，实际产品检测发生虚焊，真空测试漏气。

图4 NG 料焊接曲线 2

NG 料焊接曲线 3：

如下图蓝色是标准 OK 曲线，红色是 NG 的间隙曲线。

材料局部发生间隙时， 在间隙位置 LWM 检测到等离子体信号和温度信号升高，反射的光信号降低，在间隙处上层焊接材料接受激光能量发生过焊，但是由于间隙没有把足够的能量传递到下层材料发生充分熔接，LWM 可以明显检测出异常，实际产品真空检测发现间隙处漏气。

图5 NG 料焊接曲线 3

NG 料焊接曲线 4：

如下图蓝色是标准 OK 曲线，红色是 NG 的形变曲线。

材料局部发生折弯形变时，在形变位置 LWM 检测到等离子体信号和温度信号有小尖峰，反射的光信号有小凹槽，类似 于间隙特征，LWM 可以明显检测出异常，实际产品真空检测发现形变处漏气。

图6 NG 料焊接曲线 4

NG 料焊接曲线 5：

如下图蓝色是正常状态的标准 OK 曲线，红色是 NG 的偏位曲线。

焊接位置偏移时，在偏移处 LWM 检测到等离子体信号，温度信号和反射光信号都几乎降到 0，原因是焊接位置偏移时，激光直接打到治具表面，没有发生有效焊接，LWM 可以明显检测出异常，实际产品检测发生虚焊，真空测试漏气。

图7 NG 料焊接曲线 5

测试结论

从测试结果来看，在连续的线焊接过程中，LWM 可以实时监控焊接状态，当一些常见的焊接问题（功率变化，焦距变化，间隙，形变，偏移等）发生时，LWM 可以立即检测到异常状态，以实现：

确保流入市场的都是 OK 品，保证产品品质；

帮助改善焊接工艺，提高生产良率及效率；

对每一个产品进行检测，可以随时结果追溯等等。

系统概述及其工作方式

激光焊接实时监控系统（LWM）是应用于连续生产中的实时质量监控系统。 将基于光电二极管的传感器单元安装在焊接头上或激光器中。 在焊接过程中，传感器从焊接过程中释放的等离子、温度等信号获取数据，并将其与标准曲线进行比较。 偏差结果会实时反馈给用户，以实现生产过程中的质量控制。

系统总览：LWM 4.0 传感器单元，PC + 电气模块和客户 PLC