[發明專利]一種測量焊接電弧光譜空域信息的方法和裝置

在審

• 申請號: 201811116805.7
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109014499A
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發明（設計）人: 楊明軒;齊鉑金;鄭浩
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23K9/095
• 分類號: B23K9/095
• 代理公司: 北京慕達星云知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 李冉

本發明公開的一種測量焊接電弧光譜空域信息的方法和裝置，基于小孔成像理論，經過小孔形成倒立放大的實像，二維移動裝置精密控制的光譜儀探頭在放大的實像空域內進行實時采集，得到電弧空域內不同位置、不同波長特征譜線的焊接電弧光譜空域信息，用來進行電弧空域內粒子種類與分布分析等電弧物理信息診斷。本發明能夠在焊接過程中，精確、實時測量焊接電弧空域內光譜信息。

技術領域

本發明涉及焊接電弧光譜信息測量技術領域，特別涉及一種測量焊接電弧光譜空域信息的方法和裝置。

背景技術

焊接過程中，為了得到滿意的焊接接頭，保證焊件的連接質量，焊接電弧物理分析一直是眾多學者研究的方向，其中電弧光譜空域信息包含了大量的電弧物理信息，所以對光譜空域信息的測量亦是重要一環，而目前常用的電弧空域測量方法有：凸透鏡后的光屏呈接法。此方法的電弧光譜信息采集方法為，搭建光路使電弧弧光經過凸透鏡成放大的實像，然后用光屏去接收并呈現這個放大的實像，在光屏上開洞，后接光譜儀采集探頭，這樣就完成了對電弧光譜空域信息的檢測。但是此方法的缺點在于：1)電弧光源為三維曲面光源，而經過凸透鏡成像后轉變成二維平面光信號，使原弧光信號存在一定程度的信息失真；而且凸透鏡鏡面中心厚兩邊薄，這種尺寸的不一致會導致凸透鏡鏡片材質對電弧光源空域內不同位置的吸收率不同，從而帶來信息失真。2)一次只能完成對一個電弧空域點的采集，對整個電弧空域光譜信息采集的實時性很差，且下一次換一個點采集需要手動移動光譜儀探頭，從而再一次增加了測量誤差。

因此，提供一種測量誤差小，可以對整個電弧空域光譜信息進行實時采集的方法和裝置是本領域技術人員亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種測量焊接電弧光譜空域信息的方法和裝置，用小孔代替凸透鏡，產生倒立放大且清晰的實像，用精度較高的特制二維移動裝置攜帶光譜儀探頭可以實時記錄并采集電弧空域內光譜信息。為實現上述目的其具體方案如下：

本發明公開了一種測量焊接電弧光譜空域信息的方法，

焊槍與焊件之間產生穩定的被測電弧，所述被測電弧經過小孔形成倒立放大的實像；

光譜儀探頭在所述放大的實像空域內進行二維實時采集，得到焊接電弧光譜空域信息；

根據所述焊接電弧光譜空域信息進行電弧物理信息的診斷分析。

優選的，所述步驟S2光譜儀探頭進行二維實時采集的具體步驟為：通過電機調整所述探頭在X軸向上移動，以及調整所述探頭在Y軸向上移動：

優選的，所述步驟S3中電弧物理信息的診斷分析包括，利用玻爾茲曼溫度分析法對電弧溫度分布信息進行診斷分析，以及對等離子體物理信息的診斷分析。

本發明是針對焊接電弧光譜空域信息的測量方法與裝置，該裝置在測量過程中，用小孔代替透鏡放大電弧光源，能減緩電弧光源經放大后的信息失真，用高精度二維移動裝置控制光譜儀探頭位置，可以實現連續采集，并且減少了測量誤差。

本發明還公開了一種測量焊接電弧光譜空域信息的裝置，包括焊槍和焊件，其特征在于，還包括，具有小孔的遮光板，二維移動裝置，光譜儀，計算機；所述焊槍與所述焊件之間產生穩定被測電弧的電弧光經由所述小孔在所述光譜儀的探頭所在的二維平面形成倒立、放大的實像，所述光譜儀通過光纜連接有探頭，所述二維移動裝置控制所述探頭在所述二維平面內移動，所述筆記本電腦連接所述光譜儀，接收所述探頭采集到的焊接電弧光譜空域信息。