[發明專利]多功能弧焊視覺監視裝置和監視方法

無效

• 申請號: 201110029924.0
• 申請日: 2011-01-28
• 公開（公告）號: CN102151945A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 徐世龍;李寶良;米小剛;孫瀟;劉飆
• 申請（專利權）人: 唐山開元焊接自動化技術研究所有限公司
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 唐山永和專利商標事務所 13103
• 代理人: 王永紅

技術領域

本發明涉及一種弧焊焊接和切割過程質量傳感監視裝置及方法，具體地說是一種集監視電弧和熔池形態、電極與焊縫相對位置及周邊環境功能于一體的多功能弧焊視覺監視裝置和監視方法。

背景技術

眾所周知，監視焊接過程是完整焊接程序中不可或缺的一部分，要么使用人眼直接觀察，要么使用攝像頭觀察。但一些特殊的焊接工況中，如焊縫位置處于較高、空間狹小、在線核反應堆或者危險的化工場合等，往往需要采用自動化焊接技術進行焊接，在這種特殊環境下，操作者不能近距離準備和實施焊接，通常使用可遠程控制的自動焊接設備，焊接操作者只能在安全的環境下通過遠程控制系統對其進行控制。因焊接過程是一個復雜的過程，為保證獲得良好的焊接質量，需要焊前調整電極或焊絲與焊縫的相對位置，焊接過程中需在強烈的弧光下觀察焊接電弧形狀、焊接熔池形態以及電極與焊縫相對位置等，另外還需要對焊縫成形情況進行觀察。然而目前市場上應用較多的弧焊監視系統(申請專利號200920107079.2、200410052857.4)主要包含一只CCD攝像頭、一套濾光片組件和一步進電機，利用步進電機實現濾光片在CCD攝像頭鏡頭旋轉。該系統整體沒有防塵保護及冷卻保護裝置，尤其是在焊接過程中通過該濾光片僅能對電弧或熔池形態進行監視，監視畫面中僅有電弧區是可見的，不能觀察到電極與焊縫相對位置、焊接區周邊環境以及焊縫成形情況。若要實現其他區域可見，利用原產品結構特點，還需附加多套設備如激光照明，成本較高，另外附加焊縫跟蹤系統費用及其昂貴，設備數量增多，也使焊接系統的可靠性受到影響。無論是觀察焊接電弧，還是熔池形態或者電極與焊縫相對位置，從目前的產品看都沒有一個相對統一的性價比高的裝置和方法實現多個目標區的監視。

發明內容

本發明是針對現有技術中的多種不足，一是提供一種多功能弧焊視覺監視裝置，二是提供一種應用這種裝置進行弧焊視覺監視的方法。

實現上述目的采用的技術方案是：這種多功能弧焊視覺監視裝置，包括監視裝置的殼體，殼體內裝有攝像頭、鏡頭和濾光片，還包括安裝在殼體內的氣動連桿裝置，其中：

a、所述殼體底板內側壁上裝有與外部連通的冷卻管；

b、所述殼體端部設有前擋板，該前擋板內裝有耐熱白色玻璃；

c、所述氣動連桿裝置安裝在攝像頭的側面，氣缸支架的底部與殼體底部固接，氣缸固接在氣缸支架的頂部，氣缸的推桿端部鉸接有濾光板，該濾光板上裝有濾光片；所述濾光板與氣缸之間通過連桿連接。

應用多功能弧焊視覺監視裝置進行弧焊視覺監視的方法，所述監視方法是：

a、在焊接前：通過控制與氣管連接的電磁閥的開關，對氣缸進行放氣，在氣動連桿裝置中推桿和連桿的拉動下，濾光板轉動至與推桿水平，此時，耐熱白色玻璃、攝像頭的鏡頭和攝像頭三者的中心線共線；

b、在焊接過程中；通過控制與氣管連接的電磁閥的開關，對氣缸進行進氣，在氣動連桿裝置中推桿和連桿的推動下，濾光板轉動至與推桿垂直，此時，耐熱白色玻璃、濾光片、攝像頭的鏡頭和攝像頭四者的中心線共線；

c、在焊接后：通過控制與氣管連接的電磁閥的開關，對氣缸進行放氣，重復焊接前的動作，將濾光板轉動至攝像頭攝像范圍外。

與現有技術相比，本發明所提供的監視裝置結構簡單緊湊，成本低，操作簡單易實現，采用的特殊濾光片只對高亮度的電弧區進行過濾，最終顯示效果是：高亮度的電弧、低亮度的熔池和焊縫及周邊環境，都可以清楚地顯示出來，實現了觀察區有、無強烈點光源情況下都能夠被清晰地監視目的，具備遠程監視功能；本發明所提供的監視方法，是在應用該裝置的同時，對其內部原件的安裝及使用作出具體的限制，以達到所需濾光效果，方法簡單，操作方便。

附圖說明

圖1為發明的監視裝置整體結構示意圖。

圖2為氣動連桿裝置結構示意圖。

圖3為濾光片結構示意圖。

圖4為冷卻管結構示意圖。

圖中：前擋板1，耐熱白色玻璃2，冷卻管3，濾光板4，濾光片5，鏡頭6，攝像頭7，視頻線8，殼體9，氣管10，氣缸支架11，氣缸12，推桿13，連桿14，支架15，絕緣纖維板16，機頭17，電極18，中心區19，外緣環形區20，殼體底板21。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。

參見附圖1-4，本發明所公開的裝置和方法適用于鎢極氬弧焊、熔化極氣體保護焊、激光焊接、等離子弧焊等焊接或切割過程中視覺傳感監視。