激光熔覆利用高能密度激光束将金属粉末逐层熔化到基材上,其热影响区小、变形与残余应力小、表面质量高,与传统材料沉积技术相比有着很大的优势。然而,激光熔覆是一个复杂的多参数过程,激光功率、扫描速度和送粉率的微小扰动易导致零件产生缺陷。另外,在大型或复杂工件的长时间熔覆过程中,熔覆工况易发生劣化,严重影响产品质量。因此,对激光熔覆进行有效的实时监测具有重要意义。激光熔覆过程中的光信号包含着丰富的信息,光信号的变化与熔覆质量密切相关。光谱仪是用来进行光谱分析的重要工具,然而由于其使用成本较高,难以在工业中广泛应用。本文针对激光熔覆过程中产生的可见光信号和红外光信号,建立了一套低成本信号采集系统,通过自主研制的光电传感器能够同时采集两路光信号。光电传感器由滤光片、光电二极管、信号放大电路板和探筒组成,其中,光电二极管与信号放大电路板通过钎焊一起集成在探筒中,使测量信号先放大再远距离传输,降低噪声干扰,提高了采集精度。计算机网络技术的发展,为激光熔覆质量的远程监测与诊断提供了有效的手段。本文以Qt为平台,开发了一套远程质量监测软件。该软件整体基于C/S网络架构,分为编解码器模块、监控端模块、服务器端模块和客户端模块。监控端位于激光熔覆现场,主要承担信号采集、信号分析、质量评估的任务,多线程技术的运用使得监控端能够完成两路信号的高速采集与记录。监控端的网络传输单元与编解码器、服务器、客户端共同实现了网络通信功能。监控端可以向所有的在线客户端发送信号数据文件,所有程序端之间可以进行文本消息传输。为了给监测系统的在线质量评估提供数据支持,系统地研究了激光功率、扫描速度、送粉率等工艺参数以及不同工况对光信号和熔覆质量的影响规律。研究发现,信号的时域特征参数是用来判断熔覆质量好坏的重要依据。当红外光信号的均方根值和标准偏差分别为4.0V-4.5V和0.6V-0.7V;可见光信号的均方根值和标准偏差分别为0.80V-0.95V和0.13V-0.20V时,信号对应的熔覆层质量较好。另外,当熔覆工况出现异常时,时域信号会发生急剧变化,频域信号的闪烁噪声增大。结合实验结论,完善软件的质量评估算法,使质量监测系统能够在线判别熔覆质量的好坏。为了验证系统的可靠性与稳定性,在常规熔覆条件和在水渍污染条件下进行激光熔覆实验,结果表明系统达到预期的功能需求,运行良好。