[發明專利]一種高能束真空熔池檢測系統及其檢測方法

在審

• 申請號: 201710187609.8
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN106908154A
• 公開（公告）日: 2017-06-30
• 發明（設計）人: 沈華勤
• 申請（專利權）人: 杭州雷神激光技術有限公司
• 主分類號: G01J5/60
• 分類號: G01J5/60;G01B11/02;B23K15/06;B23K15/00
• 代理公司: 杭州融方專利代理事務所(普通合伙)33266
• 代理人: 沈相權

技術領域

本發明涉及一種檢測系統，尤其涉及一種高能束真空熔池檢測系統及其檢測方法。

背景技術

目前該領域的檢測手段，檢測效果不理想，檢測方法相對復雜，不能滿足現階段的需求。

發明內容

本發明主要是解決現有技術中存在的不足，提供一種結構緊湊，檢測方法效果出色的一種高能束真空熔池檢測系統及其檢測方法。

本發明的上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的：

一種高能束真空熔池檢測系統，包括樣品，包括視頻檢測系統、電子束控制系統、雙色溫檢測系統和真空室，所述的視頻檢測系統、電子束控制系統、雙色溫檢測系統分別與真空室相連接，所述的視頻檢測系統、電子束控制系統、雙色溫檢測系統分別通過總控制系統控制，所述的樣品設在真空室中；

所述的真空室上部設有并與真空室相連通的電子束焊槍管，所述的電子束焊槍管的外端設有與電子束焊槍管相連通的視頻檢測管，所述的視頻檢測管中設有濾光鏡，所述的視頻檢測管的外端設有視頻檢測攝像頭，所述的視頻檢測攝像頭與視頻檢測系統相連接，所述的電子束焊槍管中設有若干反射鏡；

所述的電子束焊槍管的上部設有電子束焊槍，所述的電子束焊槍設在樣品的正上方，所述的電子束焊槍與電子束控制系統連接，所述的電子束焊槍形成電子束流，所述的電子束流照射到樣品表面形成焊接熔池；

所述的焊接熔池產生的可見光線通過反射鏡放射、透過濾光鏡，讓視頻檢測攝像頭采集到；

所述的真空室上部設有并與真空室相連通的檢測管，所述的檢測管的上部設有雙色紅外檢測儀器，所述的雙色紅外檢測儀器與采集樣品的表面熔池輻射出紅外線，所述的雙色紅外檢測儀器與雙色溫檢測系統連接。

采集樣品的表面熔池輻射出紅外線，所述的雙色紅外檢測儀器與雙色溫檢測系統連接。

所述的反射鏡的數量為3個，3個反射鏡呈錯位上下分布。

一種高能束真空熔池檢測系統的檢測方法，按以下步驟進行：

(1)、裝配要求：

電子束焊槍管的高度要求：

整個真空室的大小為1400mmX700mmX400mm，放置樣品的工裝在腔體內偏下方，在樣品的正上方裝裝電子束腔管，電子束焊槍與樣品的距離控制在160-240mm；

電子束焊槍管中反射鏡包括上反射鏡、中反射鏡和下反射鏡，上反射鏡與下反射鏡呈同側分布，上反射鏡位置與濾光鏡、視頻檢測攝像頭齊平，下反射鏡與中反射鏡中心位置和角度可調，最終需要調試到熔池的可見光能水平發出并被攝像頭接受；

雙紅外檢測系統由于檢測儀器不能暴露在高溫環境中，所以將紅外檢測儀器安裝在腔室外面；

距離電子束腔100mm的位置，在真空室上開一個孔安裝上透明玻璃并保持密封，將檢測管安裝在觀察窗外，檢測管中設有雙色紅外檢測儀器儀器，雙色紅外檢測儀器儀器斜角在10-45度，以檢測儀能對準樣品上的熔池為準；

(2)檢測環境：

工作環境是高真空(真空度≤0.01Pa)狀態；

高能束(電子束)焊接時焊區的局部溫度可以驟升到6000℃以上，局部的高溫會使金屬熔化揮發，真空室內有金屬微粒，因此紅外檢測儀不能放置在真空室內；

(3)、熔池形狀的檢測：

采用的是攝像頭視頻檢測法：通過在電子束焊槍管內，布置若干反射鏡，使得攝像頭能夠拍到熔池正面圖片；

由于高能束熔池亮度很大，因此在光線進入攝像頭之前采用濾光鏡對光進行過濾，降低亮度；

在視頻檢測控制系統中，通過計算機軟件對圖片中熔池和非熔池區域進行對比，確定出整個熔池的邊緣，從而提取出熔池的最大寬度和最大長度；

(4)、熔池溫度檢測：

電子束焊接熔池是斑點小，能量高，需要將紅外檢測設備放置在密封腔室外檢測；

這樣紅外光透過密封玻璃傳到檢測設備使得能量會有一定的衰減；

常規方法分析：一般的輻射測溫法采用的是單色測溫法，原理是根據目標物波段內輻射量來計算出目標物的溫度，因此需要要目標物輻射范圍充滿視場才準確測出溫度；因此單色測溫法對于檢測斑點小，并且能量有衰減的目標溫度準確度不高；

本發明采用雙色測溫法：檢測的是兩個不同波段輻射能量的比值，根據其比值大小計算出目標物的溫度，當目標物輻射范圍過小，未充滿視場，波能量有衰減時，也能較準確地計算出物的溫度；

(5)、控制：

總控制系統將測得的形狀參數和溫度反饋到電子束焊機，從而實時調節電子束流偏轉線圈和功率，對電子束流方向和密度進行控制。