一种埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统的制作方法

本发明涉及一种埋弧焊接技术，尤其涉及一种埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统。

背景技术：

由于埋弧焊是一种电弧在焊剂层下燃烧进行焊接的方法。常规焊接情况下，电弧不可见，但是电弧及熔滴过渡对于焊缝的成型有影响，所以直接观察研究熔滴过渡和与其同步的电信号有重要意义，有利于改善成型。

由于电弧不可见，仅仅测得电信号，不能直接观察熔滴过渡状态，对于埋弧焊熔滴过渡图像的拍摄并与电信号同步研究，缺乏相关的可行性的方案。

技术实现要素：

1.本发明的目的是提供一种埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统。

2.本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

3.本发明的埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统，在埋弧焊焊缝上垂直放置一矩形桥洞状薄钢带，其特征在于，软管固定在行 走机床上并对准“桥洞”，使气流从矩形桥洞状薄钢带通过，防止飞溅施焊过程中堵塞“桥洞”影响拍摄效果。

4.由上述本发明提供的技术方案可以看出，本发明实施例提供埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统，固定自动添加焊剂式埋弧焊焊炬，工件放在行走机床上，将激光光源和高速摄像机置于埋弧焊焊炬的同侧，氙灯背光源置于另一侧，埋弧焊焊炬的焊丝末端同时位于高速摄像机、氙灯背光源的焦点位置。高速摄像机的镜头中心、所述焊丝末端、所述氙灯背光源中心三点同轴共线，激光光源对准焊丝末端。高速摄像机的镜头采用微距镜头，连接有一定波长带通滤光片，并连接有控制显示装置。配合电信号传感器，使用电信号采集设备采集电流电压信号，并与高速相机同步触发采集。

5.选取0.3-0.5mm的薄钢带，将其加工成矩形桥洞形状并垂直置于焊接方向。在相机一侧，工作平台上固定一通气软管，并使得气流通过薄钢带桥洞。试验开始，打开背景光源和激光源，软管通气，工件行走，焊炬添加焊剂并起弧，当焊炬接近桥洞形薄钢带时，同步触发高速摄像和电信记录仪分别记录视频和电流电压信号，二者可同步。本方法适用于对埋弧焊焊接电源的研制以及电弧作用机理的研究。

为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统，其较佳的具体实施方式是：

1)固定自动添加焊剂式埋弧焊焊炬，工件放在行走机床上，将 激光光源和高速摄像机置于埋弧焊焊炬的同侧，氙灯背光源置于另一侧，埋弧焊焊炬的焊丝末端同时位于高速摄像机、氙灯背光源的焦点位置。

2)高速摄像机的镜头中心、所述焊丝末端、所述氙灯背光源中心三点同轴共线，激光光源对准焊丝末端。

3)高速摄像机的镜头采用微距镜头，连接有一定波长带通滤光片，并连接有控制显示装置。

4)配合电信号传感器，使用电信号采集设备采集电流电压信号，并与高速相机同步触发采集。

5)选取0.3-0.5mm的薄钢带，将其加工成矩形桥洞形状并垂直置于焊接方向上。在相机一侧，工作平台上固定一通气软管，并使得气流通过薄钢带桥洞。

对上述工艺步骤具体说明如下：

1)试验开始，打开背景光源和激光源，通过合理调节系统各部件，使控制显示装置出现清晰的圆形光斑及焊丝末端图片。

2)软管通气，工件行走，焊炬添加焊剂并起弧，当焊炬接近桥洞形状薄钢带时，同步触发高速摄像和电信记录仪分别记录视频和电流电压信号，二者可同步。

通过采用上述实施方案。可达到以下技术效果：

1)本发明通过合理调节系统各部件，使焊接时可以清晰拍摄到埋弧焊熔滴过渡与电弧形态，满足了观察视野需求。

2)本方法适用于对埋弧焊焊接电源的研制、电弧作用机理以及熔滴过渡状态与电信号之间规律对焊缝成型影响的研究。

附图说明

图1为本发明实施例提供埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统，结构装置的主视图；

图2为本发明实施例提供埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统。结构装置的侧视图；

图3为加工成矩形桥洞状的薄钢带，钢带宽度为l(30-40mm)，钢带宽度为l/2(15-20mm)，钢带厚度为d(0.3-0.5mm)，钢带表面镀锌层要打磨掉；

图中有以下部分：激光光源、高速相机、滤光镜、通气软管、夹具、喷嘴、焊剂、焊丝、矩形钢带、电弧、熔滴、工件、行走机床、聚焦透镜、氙灯背光源、渣壳、焊缝。

具体实施方案

下面结合实施例进一步说明本发明：

1)如图1所示，固定自动添加焊剂式埋弧焊焊炬，工件放在行走机床上，将激光光源和高速摄像机置于埋弧焊焊炬的同侧，氙灯背光源置于另一侧，埋弧焊焊炬的焊丝末端同时位于高速摄像机、氙灯背光源的焦点位置；

2)高速摄像机的镜头采用微距镜头，连接波长为850nm的带通 滤光片，并连接控制显示装置。

3)所述高速摄像机以及电信信号传感器，分别将视频信号与电信号传输到pc主机，二者可以同步，进行焊接过程离线分析。

4)通过合理调节系统各部件，高速摄像机的镜头中心、所述焊丝末端、所述氙灯背光源中心三点同轴共线，激光光源对准焊丝末端，使控制显示装置出现清晰的圆形光斑及焊丝末端图片。将所述高速摄像机的帧速设定为10000帧/s，曝光时间设定为10μs。

5)将0.3-0.5mm矩形桥洞状薄钢带，垂直置于焊接方向上。在相机一侧，机床上固定一通气软管，并使得气流通过薄钢带桥洞，防止飞溅堵塞，影响视频拍摄。

6)焊炬不动，工件随机床行走，焊接电流500a，焊接电压30v，干伸长30mm，机床行走速度为0.5m/min，此时熔滴过渡过程中，有爆断及飞溅，熔滴依渣壁滑落进熔池，配合电信号分析其规律。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，但并不能因此理解为对本发明专利范围的限制。本领域的技术人员在本发明构思的启示下对本发明所做的任何变动均落在本发明的保护范围内。

技术特征：

技术总结
本发明公开一种埋弧焊熔滴过渡图像拍摄及电信号采集系统，固定埋弧焊炬，工件放在移动工作台上，将激光光源和高速摄像机置于焊炬同侧，氙灯背光源于另一侧，焊丝末端位于相机、氙灯背光源的焦点处。相机镜头中心、焊丝末端、氙灯背光源中心三点共线，激光源对准焊丝末端。相机采用微距镜头，连接带通滤光片和控制显示装置采集图像，配合电信号传感器，同步采集电流电压信号。选取0.3-0.5mm薄钢带，加工成矩形桥洞状并垂直置于焊接方向。在相机侧，工作台上固定一通气软管，使气流通过桥洞。试验开始，打开背景光源和激光源，软管通气，工件行走，焊炬添加焊剂并起弧，当焊炬接近桥洞时，同步触发高速摄像和电信号记录仪记录视频和电流电压信号。

技术研发人员：李晶;王银柏;吴小波
受保护的技术使用者：海宁瑞奥金属科技有限公司
技术研发日：2016.03.17
技术公布日：2017.09.26