专利名称：用于激光焊接塑料的透射率测试方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种用于激光焊接塑料的透射率测试方法及装置。
背景技术：
激光焊接技术是借助激激光产生的热量使塑料接触面熔化，进而将热塑性片材、薄膜或模塑零部件粘结在一起的技术。选用红外激光作为焊接热源，一般以SOOnnTllOOnm的波段的激光为主，这一波段的激光对于大部分可焊接的透明或有色热熔塑料来说吸收率相比较低，激光穿过这些材料时能量损失很少，焊接时叠加在一起的上下两层材料需要满足一定的要求上层材料为透射区，对于焊接所采用的激光应具有较高的透射率；而下层材料为热作用区，需要对激光具有较高的吸收率。满足以上的两个条件就可以保证激光以较少的能量损耗透过上层材料到达下层材料的表面，由于下层材料具有较高的吸收率，激光在两层材料的结合面处被吸收并产生热量，使得该处的塑料熔化，在适当压力作用下发生二次聚合，这样冷却后在上下两层材料之间形成焊缝而使它们连接在一起。塑料材料可以分为热塑性塑料和热固性塑料两大类，对于热塑性塑料来说，可以采用常规塑料焊接的方式来连接，所以理论上，所有热塑性塑料都能够被激光焊接。由于采用的是激光透射焊接原理，所以对于需要焊接的热熔塑料材料应满足一定的透射率要求，一般来说，当上层透射区材料对近红外线激光的透射率高，下层热作用区材料透射率低或吸收率高，激光塑料焊接会获得较好的效果。激光焊接技术在汽车工业和电气、电子工业中运用的较为广泛，基于汽车工业和电气、电子工业中对各种颜色的制品方面应用的需求，所以最近研究者们的研究方向集中在热塑性塑料与一种含有机染料或颜料的着色剂的共混物的激光焊接技术，有些研究者则通过在线过程监测系统研究焊接缝的质量，经实验结果表面热塑性塑料的光学性质对焊接缝质量有很大的影响。因此，在激光焊接领域中需要对影响各种塑料(自然或含染料或含填充剂)的可焊性的因素进行研究。由于热塑性塑料等聚合物的光学性能依赖于温度，在塑料透射率测量过程中，材料加热的作用难以量化，因此，将材料加热可能会对透过率测试中真实值导致很大差异。实际焊接的实验表明，不是所有的透明塑料都适合用于激光焊接。因此，常规透射率测量方法提供塑料的可焊性信息不足，因为常规透射率测量方法中没有任何塑料材料的热特性信息或在聚合物表面的反射造成热量损耗。此外，半结晶性塑料或填充聚合物的透射率测量比较困难的，因为那些材料在激光作用下发生光散射，限制了传统透射率测量/限制了传统方法测量热塑性塑料的透射率。实验结果与实际的焊接表面低透射率的塑料不适合用激光焊接。为了使激光塑料焊接会获得较好的效果以及判断塑料材料的透射率是否合格，急需一种测试方法和装置来检测出焊接材料的透射率。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足提供用于激光焊接塑料的透射率测试方法及装置，本发明提供一种热塑性塑料透射率测量方法及装置，在焊接前可以通过该测量方法进行了解塑料的透射率情况。为实现上述目的，本发明的用于激光焊接塑料的透射率测试方法，包括以下步骤一.激光器发射出激光，然后用红外热像仪拍摄得到激光器发射出激光的温度图像，再将激光温度的图像信号传输到图像采集卡上，图像采集卡把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡上的储存单元，同时图像采集卡将信号输出到计算机内，计算机获得激光温度To ;二.将被测物放置于激光器与红外热像仪之间，激光器发射出激光，激光透射被测物，然后用红外热像仪拍摄得到被测物的温度图像，再将被测物温度的图像信号传输到图像采集卡上，图像采集卡把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡上的储存单元，同时图像采集卡将信号输出到计算机内，计算机获得被测物温度Tt ;三.计算机得到激光温度To和被测物温度Tt两个数值后，开始计算激光焊接塑料的透射率T，透射率的计算公式为 T=Tt/To。作为优选，所述激光器为光纤激光器，功率为20W 50W，波长为800nnTll00nm。作为优选，所述红外热像仪拍摄激光的时间为0 10s，其激光的温度范围为70°C 80°C。作为优选，所述所述激光透射被测物的时间为0 10s，其被测物的温度范围为45°C 50°C。作为优选，所述激光焊接塑料的透射率T的范围为63% 64%。作为优选，所述被测物为半透明ABS塑料,其厚度为lmnT4mm。一种应用透射率测试方法的用于激光焊接塑料的透射率测试装置，包括工作台，所述工作台两端设置有激光器与红外热像仪，所述工作台的中部设置有用于放置被测物的固定座，所述红外热像仪和固定座与工作台固定连接，所述激光器与工作台活动连接。作为优选，所述激光器包括底座，所述底座的底面设置有滑轨，所述工作台的上表面设置有滑槽，所述滑轨与滑槽滑动配合。作为优选，所述固定座开设有供被测物插入的开槽，所述固定座表面开设有连接孔，所述被测物开设有与连接孔相对应的通孔，被测物插入固定座内，被测物与固定座通过螺钉固定连接。作为优选，所述红外热像仪与图像采集卡连接，所述图像采集卡与计算机连接。本发明的有益效果首先运用红外热像仪拍摄激光的温度图像，再将激光温度的图像信号传输到图像采集卡上，图像采集卡把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡上的储存单元，同时图像采集卡将信号输出到计算机内，并获得激光的温度To，再将被测物插入到固定座内，再运用红外热像仪拍摄被测物的温度图像，再将被测物温度的图像信号传输到图像采集卡上，图像采集卡把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡上的储存单元，同时图像采集卡将信号输出到计算机内，并获得被测物的温度Tt，激光器可以在工作台上面滑动，调整激光器与被测物之间的距离，有利于测得激光器与被测物之间最佳的位置，计算机得到两个温度后，开始计算被测物的透射率，运用公式T=Tt/To，算出热塑性塑料的透射率，本发明提供一种热塑性塑料透射率测量方法及装置，在焊接前可以通过该测量方法进行了解塑料的透射率情况。
图1为本发明红外热像仪拍摄激光温度图像的示意图。图2为为本发明红外热像仪拍焊接面温度图像的示意图。图3为本发明装置在测的激光温度时的立体结构示意图。图4为本发明装置在测的被测物温度时的立体结构示意图。图5为本发明装置固定座与被测物连接时的结构示意图。附图标记包括
I一激光器 11一底座 12—滑轨 2一红外热像仪 3—图像米集卡 4一计算机 5—被测物 51—通孔 6—工作台 61—滑槽 7—固定座 71—连接孔。
具体实施例方式以下结合附图对本发明进行详细的描述。如图1至图2所示，用于激光焊接塑料的透射率测试方法，包括以下步骤一.激光器I发射出激光，然后用红外热像仪2拍摄得到激光器I发射出激光的温度图像，再将激光温度的图像信号传输到图像采集卡3上，图像采集卡3把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡3上的储存单元，同时图像采集卡3将信号输出到计算机4内，计算机4获得激光温度To ;二.将被测物5放置于激光器I与红外热像仪2之间，激光器I发射出激光，激光透射被测物5，然后用红外热像仪2拍摄得到被测物5的温度图像，再将被测物5温度的图像信号传输到图像采集卡3上，图像采集卡3把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡3上的储存单元，同时图像采集卡3将信号输出到计算机4内，计算机4获得被测物5温度Tt ;三.计算机4得到激光温度To和被测物5温度Tt两个数值后，开始计算激光焊接塑料的透射率T，透射率的计算公式为T=Tt/To。本实施例首先运用红外热像仪2拍摄激光的温度图像，再将激光温度的图像信号传输到图像采集卡3上，图像采集卡3把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡3上的储存单元，同时图像采集卡3将信号输出到计算机4内，并获得激光的温度To，再将被测物5放到激光器I与红外热像仪2之间，激光器I发射出激光，激光透射被测物5，再运用红外热像仪2拍摄被测物5的温度图像，再将被测物5温度的图像信号传输到图像采集卡3上，图像采集卡3把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡3上的储存单元，同时图像采集卡3将信号输出到计算机4内，并获得被测物5的温度Tt，计算机4得到两个温度数值后，开始计算被测物5的透射率，透射率T利用激光与被测物5的升温速率来计算，其公式为T =Ht /Ho，其中Ht为被测物5透光能量升温速率，Ho为激光照射的升温速率，计算升温速率H的公式为H=T/t，其中，激光照射的时间与激光透射被测物5的时间相等，所以透射率T的公式可演变为T = (Tt/t)/ (To/t)，即T=Tt/To。运用公式T=Tt/To，算出热塑性塑料的透射率，本发明提供一种热塑性塑料透射率测量方法及装置，在焊接前可以通过该测量方法进行了解塑料的透射率情况。本实施例中，所述激光器I为光纤激光器，功率为20W 50W，波长为800nnTll00nm，作为最佳的实施方式，激光器I的功率为15W，波长为1064nm。本实施例中，所述红外热像仪2拍摄激光的时间为0 10s，其激光的温度范围为70°C 80°C，作为最佳的实施方式，所述红外热像仪2拍摄激光的时间为10s，其激光的温度为75°C。本实施例中，所述激光透射被测物5的时间为0 10s，其被测物5的温度范围为45°C 50°C，作为最佳的实施方式，所述激光透射被测物5的时间为10s，其被测物5的温度为48°C。本实施例中，所述激光焊接塑料的透射率T的范围为63% 64%。本实施例中，所述被测物5为半透明ABS塑料，其厚度为lmnT4mm，作为最佳的实施方式，所述被测物5的厚度为2mm，ABS树脂是五大合成树脂之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良，还具有易加工、制品尺寸稳定、表面光泽性好等特点，容易涂装、着色，还可以进行表面喷镀金属、电镀、焊接、热压和粘接等二次加工，广泛应用于机械、汽车、电子电器、仪器仪表、纺织和建筑等工业领域，是一种用途极广的热塑性工程塑料，其它热塑性塑料都可以使用。如图3至图4所示，一种应用透射率测试方法的用于激光焊接塑料的透射率测试装置，包括工作台6，所述工作台6两端设置有激光器I与红外热像仪2，所述工作台6的中部设置有用于放置被测物5的固定座7，所述红外热像仪2和固定座7与工作台6固定连接，所述激光器I与工作台6活动连接。本实施例中，所述激光器I包括底座11，所述底座11的底面设置有滑轨12，所述工作台6的上表面设置有滑槽61，所述滑轨12与滑槽61滑动配合，激光器I可以在工作台6上面滑动，调整激光器I与被测物5之间的距离，有利于测得激光器I与被测物5之间最佳的位置。如图5所示，本实施例中，所述固定座7开设有供被测物5插入的开槽，所述固定座7表面开设有连接孔71，所述被测物5开设有与连接孔71相对应的通孔51，被测物5插入固定座7内，被测物5与固定座7通过螺钉固定连接，测试被测物5的温度时，将被测物5插入固定座7的开槽内，再将螺钉穿过连接孔71与通孔51将被测物5与固定座7固定连接。本实施例中，所述红外热像仪2与图像采集卡3连接，所述图像采集卡3与计算机4连接，红外热像仪2拍摄得到温度图像，再将温度的图像信号传输到图像采集卡3上，图像采集卡3把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡3上的储存单元，同时图像采集卡3将信号输出到计算机4内，并获得温度值。以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1.用于激光焊接塑料的透射率测试方法，其特征在于包括以下步骤 一.激光器(I)发射出激光，然后用红外热像仪(2)拍摄得到激光器(I)发射出激光的温度图像，再将激光温度的图像信号传输到图像采集卡(3)上，图像采集卡(3)把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡(3)上的储存单元，同时图像采集卡(3)将信号输出到计算机(4)内，计算机(4)获得激光温度To ； 二.将被测物(5)放置于激光器(I)与红外热像仪(2 )之间，激光器(I)发射出激光，激光透射被测物(5)，然后用红外热像仪(2)拍摄得到被测物(5)的温度图像，再将被测物(5)温度的图像信号传输到图像采集卡(3)上，图像采集卡(3)把模拟信号转换成数字信号，并存储于图像采集卡(3)上的储存单元，同时图像采集卡(3)将信号输出到计算机(4)内，计算机(4 )获得被测物(5 )温度Tt ; 三.计算机(4)得到激光温度To和被测物(5)温度Tt两个数值后，开始计算激光焊接塑料的透射率T，透射率的计算公式为T=Tt/To。
2.根据权利要求1所述的用于激光焊接塑料的透射率测试方法，其特征在于所述激光器(I)为光纤激光器，功率范围为20W 50W，波长为800nnTll00nm。
3.根据权利要求1所述的用于激光焊接塑料的透射率测试方法，其特征在于所述红外热像仪(2)拍摄激光(11)的时间为0 10s，其激光的温度范围为70°C 80°C。
4.根据权利要求1所述的用于激光焊接塑料的透射率测试方法，其特征在于所述激光透射被测物(5)的时间为0 10s，其被测物(5)的温度范围为45°C 50°C。
5.根据权利要求1所述的用于激光焊接塑料的透射率测试方法，其特征在于所述激光焊接塑料的透射率T的范围为63% 64%。
6.根据权利要求1所述的用于激光焊接塑料的透射率测试方法，其特征在于所述被测物(5)为半透明ABS塑料，其厚度范围为lmnT4mm。
7.一种应用权利要求1或6所述透射率测试方法的用于激光焊接塑料的透射率测试装置，包括工作台(6)，其特征在于所述工作台(6)两端设置有激光器(I)与红外热像仪(2)，所述工作台(6)的中部设置有用于放置被测物(5)的固定座(7)，所述红外热像仪(2)和固定座(7 )与工作台(6 )固定连接，所述激光器(I)与工作台(6 )活动连接。
8.根据权利要求7所述的用于激光焊接塑料的透射率测试装置，其特征在于所述激光器(I)包括底座(11)，所述底座(11)的底面设置有滑轨(12)，所述工作台(6)的上表面设置有滑槽(61 )，所述滑轨(12)与滑槽(61)滑动配合。
9.根据权利要求7所述的用于激光焊接塑料的透射率测试装置，其特征在于所述固定座(7)开设有供被测物(5)插入的开槽，所述固定座(7)表面开设有连接孔(71)，所述被测物(5)开设有与连接孔(71)相对应的通孔(51)，被测物(5)插入固定座(7)内，被测物(5)与固定座(7)通过螺钉固定连接。
10.根据权利要求7所述的用于激光焊接塑料的透射率测试装置，其特征在于所述红外热像仪(2 )与图像采集卡(3 )连接，所述图像采集卡(3 )与计算机(4 )连接。
全文摘要
本发明涉及激光焊接技术领域，尤其涉及一种用于激光焊接塑料的透射率测试方法及装置，包括以下步骤一.激光器发射出激光，然后用红外热像仪拍摄得到激光器发射出激光的温度图像，再换成数字信号，图像采集卡将信号输出到计算机内，计算机获得激光温度To；二.将被测物放置于激光器与红外热像仪之间，激光器发射出的激光透射被测物，用红外热像仪拍摄得到被测物的温度图像，再换成数字信号，图像采集卡将信号输出到计算机内，计算机获得被测物温度Tt；四.计算机开始计算激光焊接塑料的透射率T，透射率的计算公式为T=Tt/To，本发明在焊接前可以通过该测量方法及装置进行了解塑料的透射率情况。
文档编号G01N21/59GK103063618SQ20121058940
公开日2013年4月24日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者四库, 陈盛贵 申请人:东莞理工学院