[發明專利]一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測裝置及監測方法

在審

• 申請號: 201610148709.5
• 申請日: 2016-03-16
• 公開（公告）號: CN105583546A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 郭寧;陳昊;馮吉才;杜永鵬;徐昌盛;付云龍
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學（威海）
• 主分類號: B23K31/12
• 分類號: B23K31/12
• 代理公司: 威海科星專利事務所 37202
• 代理人: 于濤

1.一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測裝置，包括壓力容器、X射線源、X射線影像增強器、高速攝像機、焊接機構、焊接電信號采集單元、遠程控制機構，其特征在于：焊接工件置于壓力容器內的工作臺上，焊接機構經支架支撐在壓力容器內焊接工件的上方，X射線源、X射線影像增強器、高速攝像機、焊接機構分別與遠程控制機構相連接，焊接工件與焊接電信號采集單元相連接，焊接電信號采集單元與遠程控制機構相連接，焊接工件左右兩側對應的壓力容器壁上分別設有視窗，X射線源安裝在壓力容器的左側或右側，壓力容器的右側或左側依次設有X射線影像增強器和高速攝像機，所述X射線源發射出的X射線穿過壓力容器視窗透過所述焊接工件上方的電弧區域，照射熔滴過渡過程形成熔滴過渡的X射線影像并再次穿過壓力容器另一側視窗由X射線影像增強器接收，所述X射線影像增強器將熔滴過渡X射線影像轉化為可見光影像并投射出來并由所述高速攝像機進行拍攝轉化為數字信號發送至所述遠程控制機構，所述焊接電信號采集單元對焊接過程中的焊接電壓以及焊接電流進行同步采集并發送至所述遠程控制機構，遠程控制機構將采集的影像信號與焊接電信號實時對焊接熔滴過渡過程進行實時監測并與獲取的焊接電信號進行比對。

2.根據權利要求1所述的一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測裝置，其特征在于壓力容器為模擬水深壓力容器，導管一端穿過壓力容器壁并與壓力容器壁密封連接，導管另一端與氣泵相連接，氣泵與遠程控制機構相連接，導管或壓力容器上設有壓力表，使壓力容器的水模似不同深度水環境。

3.根據權利要求1所述的一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測裝置，其特征在于焊接機構包括焊槍、焊槍運動機構，其中焊槍固定在焊槍運動機構上，焊槍運動機構由步進電機與滑軌組成，可實現X、Y、Z三軸方向上的運動。

4.根據權利要求1所述的一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測裝置，其特征在于焊接電信號采集單元包括焊接電流傳感器、焊接電壓傳感器、數據采集卡，焊接電流傳感器和焊接電壓傳感器分別與數據采集卡電連接，數據采集卡電與遠程控制機構電連接。

5.根據權利要求1所述的一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測裝置，其特征在于遠程控制機構包括X射線遠程控制器、焊接機構遠程控制器、影像采集遠程控制器、模擬水壓壓力容器遠程控制器、焊接機構控制器及計算機，通過所述遠程控制機構可實現所述X射線源、所述X射線影像增強器、所述壓力容器、所述點信號采集單元、所述焊接機構、所述焊槍進行工作開啟或關閉，并實現壓力容器的充壓泄壓控制、X攝像影像采集與焊接電信號采集同步；實時畫面可以通過遠程控制機構中的計算機進行觀察，采集的影像可通過遠程控制機構中的計算機進行回放與存儲。

6.根據權利要求5所述的一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測裝置，其特征在于高速攝像機采用電動三可變鏡頭，所述遠程控制機構設有高速攝像機遠程控制器，通過所述高速攝像機遠程控制器實時調節高速攝像機遠程變焦、調焦以及調整光圈尺寸。

7.根據權利要求1所述的一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測裝置，其特征在于設有鉛室，至少壓力容器、X射線源、X射線影像增強器安裝在鉛室中，使焊接熔滴過渡影像信號以及焊接電信號的采集均在鉛室防護下進行，確保工作人員的人身安全。

8.一種模擬水下焊接熔滴過渡的實時監測方法，其特征在于包括以下步驟：

步驟1、通過遠程控制機構中的X射線遠程控制器調整和確定X射線源、X射線影像增強器形成的X射線成像系統的焦距、放大倍數、射線強度，使其滿足X射線影像清晰成像要求；

步驟2、通過遠程控制機構中的高速攝像機遠程控制器調整與確定高速攝像機的光圈、焦距、對焦距離、采集頻率、分辨率，使其滿足對影像增強器輸出端可見光影像的清晰采集；

步驟3、通過氣泵向深壓力容器內部充入空氣模擬水下壓力環境，由壓力表讀數確定壓力容器內部壓強，使壓力容器獲得不同水下深度的壓力環境；

步驟4、通過遠程控制機構調整與確定焊接機構的電弧區域、熔滴過渡位置與焊接軌跡，使其滿足熔滴過渡過程發生在X射線影像成像范圍內，X射線穿透電弧區域與熔滴；

步驟5、通過遠程控制機構中的焊接機構控制器焊接機構和焊槍工作，同時通過X射線遠程控制器、焊接機構遠程控制器、影像采集遠程控制器觸發X射線源、X射線影像接收器、焊接電信號采集單元、高速攝像機通過射線影像接收器將射線影像轉換成可見光影像通過高速攝像機對焊接工件上的焊接熔滴過渡進行高速采集；

步驟6、通過遠程控制機構中的計算機可對焊接熔滴過渡過程進行實時監測,并可選擇性地進行數據存儲。