[發(fā)明專利]基于多傳感信號的水下局部干法激光焊接監(jiān)測實驗平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111249990.9
• 申請日: 2021-10-26
• 公開（公告）號: CN114018918B
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔣平;宮照亮;舒樂時;吳文迪;耿韶寧;李建敏
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢數(shù)字化設(shè)計與制造創(chuàng)新中心有限公司;華中科技大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 華中科技大學(xué)專利中心 42201
• 代理人: 孔娜

本發(fā)明屬于水下激光焊接相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，其公開了一種基于多傳感信號的水下局部干法激光焊接監(jiān)測實驗平臺，所述實驗平臺包括水箱支架組件、工件裝夾移動組件、焊接模塊、監(jiān)測組件、排水組件及水箱；所述水箱支架組件為上下兩層的框架結(jié)構(gòu)，其包括自上而下設(shè)置且相連接的水箱安裝保護支架及水箱連接支撐架，所述水箱設(shè)置在所述水箱安裝保護支架上，所述監(jiān)測組件設(shè)置在所述水箱連接支撐架上；所述工件裝夾移動組件設(shè)置在所述水箱內(nèi)，所述排水組件連接于所述焊接模塊，所述焊接模塊鄰近所述工件裝夾移動組件設(shè)置。本發(fā)明提高了集成度，結(jié)構(gòu)簡單，適用性較強。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于水下激光焊接相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種基于多傳感信號的水下局部干法激光焊接監(jiān)測實驗平臺。

背景技術(shù)

水下焊接技術(shù)包括濕法焊接、局部干法焊接、干法焊接三種。水下局部干法焊接通過排水裝置吹入保護氣體，形成移動的局部干燥腔，保護了焊接過程，能夠在保證結(jié)構(gòu)簡單靈活的基礎(chǔ)上，兼顧焊接質(zhì)量與成本，受到越來越多高校、企業(yè)、研究所的重視。

但是水下焊接需要面臨復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境，需要潛水焊工在上百米的水深下進行焊接修復(fù)工作，存在能見度低(無法判斷焊接情況)、工作時間長(一道6mm～25mm深、1m長的裂紋修復(fù)工作需要約10人在水下連續(xù)工作長達(dá)2小時)、水壓高的問題，無法保證水下焊接質(zhì)量并且不利于潛水焊工的生命健康。水下焊接自動化能夠省去長周期與高成本的水下焊工培養(yǎng)過程，避免惡劣工作環(huán)境對焊工生命健康的損害，能夠極大提高水下焊接的效率與質(zhì)量。其中，水下焊接過程的在線監(jiān)測是水下焊接自動化實現(xiàn)的基礎(chǔ)與前提。

水下激光焊接過程清晰的金屬蒸汽與氣泡動態(tài)行為圖像信號能夠輔助研究工作者直觀的分析焊接過程機理；基于線結(jié)構(gòu)光的主動視覺圖像信號能夠?qū)崟r獲取分析焊縫的表面成型質(zhì)量等信息；水下激光焊接過程的光信號能有效的反映焊接過程的穩(wěn)定性。因此，多傳感在線監(jiān)控技術(shù)于水下焊接過程的實現(xiàn)，對水下局部干法激光焊接過程的自動化具有重要的研究意義與價值。

目前已有的焊接實驗平臺并不適用于水下局部干法激光焊接在線監(jiān)測實驗研究，主要存在以下問題：(1)水下焊接過程中會產(chǎn)生大量黑褐色煙塵、氧化物顆粒，溶解在水中，使能見度降低，嚴(yán)重影響后續(xù)的實驗進行與焊接過程信號的采集，為保證實驗進行，需要頻繁的更換實驗用水，更換過程繁瑣費時；(2)水下局部干法焊接排水裝置的排水效果尤為重要，在焊前從底部拍攝排水情況確定排水效果是最清晰直觀的方法，但在水箱底部沒有足夠空間，傳感器難以布置；(3)水下局部干法激光焊接為了保證良好的排水效果，排水罩離工件僅幾毫米，水箱外側(cè)旁軸視覺傳感器的布置位置精度要求很高，占用空間大，傳感器布置調(diào)整困難。(4)受到水的波動以及氣泡上升破裂過程的折射作用影響，采集的局部干法激光焊接過程的光信號以及結(jié)構(gòu)光視覺圖像信號強度低、失真嚴(yán)重，無法獲取到有效信息進行分析研究。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明提供了一種基于多傳感信號的水下局部干法激光焊接監(jiān)測實驗平臺，所述實驗平臺將用于水下焊接原位監(jiān)測的傳感設(shè)備與排水結(jié)構(gòu)高度集成，排除水對信號采集傳輸過程的干擾，實現(xiàn)高質(zhì)量光信號與圖像信息采集；同時，將視覺傳感器與輔助光源的安裝支撐結(jié)構(gòu)與水箱支撐結(jié)構(gòu)集成，可以多位置、多角度布置，便于獲取焊接過程中金屬蒸汽與氣泡動態(tài)行為，以用于輔助實驗過程的分析研究。此外，所述實驗平臺的結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整便捷，能夠極大地提高水下焊接實驗效率。

為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于多傳感信號的水下局部干法激光焊接監(jiān)測實驗平臺，所述實驗平臺包括水箱支架組件、工件裝夾移動組件、焊接模塊、監(jiān)測組件、排水組件及水箱；

所述水箱支架組件為上下兩層的框架結(jié)構(gòu)，其包括自上而下設(shè)置且相連接的水箱安裝保護支架及水箱連接支撐架，所述水箱設(shè)置在所述水箱安裝保護支架上，所述監(jiān)測組件設(shè)置在所述水箱連接支撐架上；所述工件裝夾移動組件設(shè)置在所述水箱內(nèi)，所述排水組件連接于所述焊接模塊，所述焊接模塊鄰近所述工件裝夾移動組件設(shè)置。