[發明專利]一種去除電弧光影響的熔池溫度場檢測方法

在審

• 申請號: 201810081210.6
• 申請日: 2018-01-29
• 公開（公告）號: CN108398190A
• 公開（公告）日: 2018-08-14
• 發明（設計）人: 柏連發;陸駿;余榮偉;趙壯;韓靜;張毅
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: G01J5/00
• 分類號: G01J5/00
• 代理公司: 南京理工大學專利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發明公開了一種去除電弧光影響的熔池溫度場檢測方法，首先基于比色測溫法設計了一套全視場熔池溫度場檢測系統，推導熔池溫度場的計算公式；然后分析電弧光對熔池溫度場檢測的影響；最后提出一種去除電弧光影響的熔池溫度場檢測方法。本發明可以去除電弧光的影響，得到高精度的熔池溫度場分布情況，對進一步提高焊接加工質量具有重要意義。

技術領域

本發明涉及一種熔池溫度場檢測方法，特別是一種去除電弧光影響的熔池溫度場檢測方法。

背景技術

焊接制造過程中，熔池內存在著強烈的能量、動量和質量傳輸物理過程，從而產生傳熱、對流和傳質等物理現象。熔池的溫度場分布直接影響著焊接制造的外在質量。因此從理論和實驗上開展熔池溫度場研究對焊接加工等再制造技術的發展具有直接指導意義。

近年來，非接觸式的輻射測溫法得到了快速發展。輻射測溫技術主要利用輻射目標自身的輻射亮度信息，外界強光的存在會干擾輻射測溫的精度。焊接制造過程中，電弧光的存在會嚴重影響熔池溫度場的檢測精度。目前已有的輻射溫度計只能測量熔池的點溫，而且不能去除電弧光的影響，因此精度不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種去除電弧光影響的熔池溫度場檢測方法。

實現本發明目的的技術方案為：一種去除電弧光影響的熔池溫度場檢測方法，采用全視場熔池溫度場檢測系統，該系統包括分光鏡、兩片濾光片、兩個CCD相機和計算機；分光鏡用于將入射光線分成兩路相同的輸出，濾光片用于選擇特定波段的光通過，CCD相機用于熔池在選擇的特定波段下成像，計算機用于對CCD相機輸出的圖像進行處理，計算得到熔池的溫度場；檢測方法具體包括以下步驟：

步驟1，基于比色測溫法計算熔池的溫度場；

步驟2，分析電弧光對熔池溫度場檢測的影響；

步驟3，計算得到去除電弧光影響后的熔池溫度場。

與現有技術相比，本發明的顯著效果為：

(1)本發明可以檢測全視場的熔池溫度場分布；(2)本發明可以去除電弧光的影響，得到高精度的熔池溫度場分布情況。

附圖說明

圖1是本發明的全視場熔池溫度場檢測系統結構圖。

圖2是電弧光影響下的熔池輻射示意圖。

具體實施方式

結合圖1，本發明的一種去除電弧光影響的熔池溫度場檢測方法，采用全視場熔池溫度場檢測系統，該系統包括分光鏡、兩片濾光片、兩個CCD相機和計算機；分光鏡用于將入射光線分成兩路相同的輸出，濾光片用于選擇特定波段的光通過，CCD相機用于熔池在選擇的特定波段下成像，計算機用于對CCD相機輸出的圖像進行處理，計算得到熔池的溫度場；其中濾光片為兩片，濾光片的波段選擇要避開焊接過程中焊絲成分和保護氣發出的譜線波段；所述CCD相機為兩臺相同的黑白CCD相機。檢測方法具體包括以下步驟：

步驟1，基于比色測溫法計算熔池的溫度場；

比色測溫公式為：

其中C₂為第二輻射常數，C₂＝1.4388×10^-2m·K，L(λ₁,T)和L(λ₂,T)為熔池在波長λ₁、λ₂下的輻射亮度，ξ(λ₁,T)和ξ(λ₂,T)為熔池在波長λ₁、λ₂下的光譜發射率。設M(λ,T)為熔池的光譜輻出度，有：

M(λ,T)＝π·L(λ,T) (2)

則式(1)也可變為：