[發(fā)明專利]一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711087186.9
• 申請日: 2017-11-07
• 公開（公告）號: CN107931784B
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃曄;李芳;張躍龍;蔡艷;華學(xué)明;徐琛
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095;B23K9/32
• 代理公司: 上海旭誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

1.一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，包括可升降工作臺、平面電弧成像系統(tǒng)、光譜儀、高速攝影相機、觸發(fā)裝置和計算機；所述平面電弧成像系統(tǒng)、所述光譜儀、所述觸發(fā)裝置以及所述計算機均安置在所述可升降工作臺上，通過調(diào)整所述可升降工作臺的高度和位置，使焊接電弧產(chǎn)生的輻射進(jìn)入所述平面電弧成像系統(tǒng)中，經(jīng)所述平面電弧成像系統(tǒng)分光后，一部分電弧輻射進(jìn)入所述光譜儀中，另一部分電弧輻射通過所述高速攝影相機采集成像；所述觸發(fā)裝置的信號輸出端與所述平面電弧成像系統(tǒng)以及所述光譜儀的外觸發(fā)接口連接；所述光譜儀、所述高速攝影相機以及所述觸發(fā)裝置通過計算機進(jìn)行設(shè)置以及數(shù)據(jù)儲存。

2.如權(quán)利要求1所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，所述平面電弧成像系統(tǒng)包括成像透鏡、小孔光闌、準(zhǔn)直透鏡、道威棱鏡、反射鏡、一維運動平臺、分光鏡和玻璃窗口。

3.如權(quán)利要求2所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，平面電弧輻射依此通過所述成像透鏡、所述小孔光闌、所述準(zhǔn)直透鏡和所述道威棱鏡；平面電弧輻射通過所述成像透鏡聚焦后，經(jīng)由所述小孔光闌后被所述準(zhǔn)直透鏡準(zhǔn)直；所述道威棱鏡使準(zhǔn)直后的平面電弧輻射產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，并由所述反射鏡反射至所述分光鏡。

4.如權(quán)利要求2或3所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，所述反射鏡安裝在所述一維運動平臺上；經(jīng)所述分光鏡分光的一部分平面電弧輻射投射在所述光譜儀的入射平面，進(jìn)入入射狹縫中經(jīng)分光后記錄光譜信息，另一部分平面電弧輻射透過所述玻璃窗口進(jìn)入高速攝影相機中成像。

5.如權(quán)利要求2或3所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，所述道威棱鏡為等腰梯形棱鏡，所述道威棱鏡的上底面與水平面呈45°角安置在所述準(zhǔn)直透鏡后，所述道威棱鏡的斜面與所述準(zhǔn)直透鏡的中心對應(yīng)；經(jīng)所述準(zhǔn)直透鏡的平面電弧輻射進(jìn)入所述道威棱鏡的斜面，從所述道威棱鏡出射的平面電弧輻射相對于入射到所述道威棱鏡的平面電弧輻射發(fā)生90°的旋轉(zhuǎn)，將不同水平位置的電弧輻射分布旋轉(zhuǎn)為垂直分布。

6.如權(quán)利要求2或3所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，所述分光鏡的分光比為1:1，所述反射鏡、所述分光鏡與光路傳播方向成45°角平行放置。

7.如權(quán)利要求2或3所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，所述玻璃窗口設(shè)置在所述分光鏡和所述高速攝影相機之間，所述玻璃窗口上具有一標(biāo)識位置，所述標(biāo)識位置與光譜儀的入射狹縫位置相對應(yīng)。

8.如權(quán)利要求2或3所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，所述反射鏡安裝在所述一維運動平臺上，通過所述一維運動平臺的電機驅(qū)使所述反射鏡沿y軸運動，通過所述反射鏡在y軸的運動，實現(xiàn)對不同水平位置的電弧輻射進(jìn)行采集。

9.如權(quán)利要求1所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，所述觸發(fā)裝置包括可編程單片機，所述觸發(fā)裝置與所述計算機相連，所述計算機對所述觸發(fā)裝置的觸發(fā)程序進(jìn)行在線編程和控制。

10.如權(quán)利要求9所述的一種平面電弧成像與光譜同步采集裝置，其特征在于，所述觸發(fā)裝置與所述光譜儀和所述高速攝影相機的外觸發(fā)接口以及所述一維運動平臺的步進(jìn)電機伺服連接，所述觸發(fā)裝置向所述光譜儀和所述高速攝影相機輸出一定數(shù)量觸發(fā)信號完成數(shù)據(jù)采集后，向所述一維運動平臺輸出脈沖信號，控制所述一維運動平臺上的所述反射鏡沿y軸運動至新的采集位置，從而對不同水平位置的電弧輻射逐行采集，實現(xiàn)在一次焊接過程中對整個平面內(nèi)的電弧進(jìn)行掃描。