基于異型紅外光纖束的非平面焊縫溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及焊接質(zhì)量監(jiān)測(cè)領(lǐng)域，特別涉及一種基于異型紅外光纖束的非平面焊縫溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置與方法，用于熔化焊接過(guò)程準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)的監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]在自然界中，當(dāng)物體的溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，由于它內(nèi)部熱運(yùn)動(dòng)的存在，就會(huì)不斷地向四周輻射電磁波。其中就包含了波段位于760納米(nm)至I毫米(mm)之間的紅外線，紅外測(cè)溫儀就是利用這一原理制作而成的。溫度是度量物體冷熱程度的一個(gè)物理量，是工業(yè)生產(chǎn)中很普遍、很重要的一個(gè)熱工參數(shù)，許多生產(chǎn)工藝過(guò)程均要求對(duì)溫度進(jìn)行監(jiān)視和控制。對(duì)焊接工藝而言，其焊縫溫度場(chǎng)的測(cè)量和控制，將直接影響到焊接接頭的質(zhì)量。目前，紅外溫度儀因具有使用方便、反應(yīng)速度快、靈敏度高、測(cè)溫范圍廣、可實(shí)現(xiàn)在線非接觸連續(xù)測(cè)量等眾多優(yōu)點(diǎn)，正逐步地應(yīng)用于焊接監(jiān)測(cè)領(lǐng)域。
[0003]隨著對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程優(yōu)質(zhì)、高效、節(jié)能、環(huán)保等先進(jìn)制造理念的提出和深入，工業(yè)上對(duì)焊接生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量監(jiān)測(cè)的需求也日益增加，原有的方法是通過(guò)在焊接過(guò)程中對(duì)各種焊接工藝參數(shù)(如電壓、電流、焊接速度等)進(jìn)行采集、記錄、顯示、分析，并據(jù)此做出產(chǎn)品質(zhì)量狀況與一致性評(píng)估，但這種方法，并沒(méi)有采集到與焊接質(zhì)量密切相關(guān)的焊接溫度場(chǎng)的溫度信息，即無(wú)法直觀的反映出焊接過(guò)程中各種焊接工藝參數(shù)的改變與焊縫溫度分布狀態(tài)變化之間的聯(lián)系。為解決這一問(wèn)題，目前主要是運(yùn)用各種傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)(如紅外探測(cè)裝置)，在焊接過(guò)程中對(duì)焊縫的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并對(duì)實(shí)時(shí)獲取的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，最終，通過(guò)對(duì)相應(yīng)焊接參數(shù)的調(diào)整，達(dá)到提高焊接質(zhì)量的目的。這種方式實(shí)時(shí)性好，所獲得的焊縫質(zhì)量高，是當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。
[0004]T形接頭是一種焊件端面與另一焊件表面構(gòu)成直角或近似直角的接頭。這是一種用途僅次于對(duì)接接頭的接頭形式，根據(jù)垂直板厚度的不同，T形接頭的垂直板可開成I形坡口、單邊V形坡口、K形坡口等多種坡口形式。對(duì)于T形接頭，由于其焊縫處于不同平面，現(xiàn)有的測(cè)溫裝置無(wú)法通過(guò)單一紅外測(cè)溫裝置，同時(shí)獲得其焊縫和分布在不同平面的熱影響區(qū)的溫度。所以，目前缺乏一種在焊接過(guò)程中，能夠?qū)形接頭的焊縫進(jìn)行監(jiān)測(cè)設(shè)備和監(jiān)測(cè)方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種基于異型紅外光纖束的非平面焊縫溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置與方法，解決了現(xiàn)有技術(shù)存在的無(wú)法通過(guò)單一紅外測(cè)溫裝置對(duì)非平面的焊縫進(jìn)行快捷、準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)的問(wèn)題。本發(fā)明可準(zhǔn)確、便捷的對(duì)曲面、T型接頭等非平面區(qū)域的焊縫的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)焊縫特定區(qū)域的溫度分布狀態(tài)，繪制出準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)溫度分布圖。最終，將此準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)溫度分布圖與符合焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)溫度分布圖相比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了在焊接過(guò)程中非破壞性的焊接質(zhì)量監(jiān)測(cè)與評(píng)估，具有響應(yīng)速度快、測(cè)量精度高、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單穩(wěn)定、抗干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)更換異型紅外光纖束可適用于多種焊接工藝和裝配類型的焊接接頭。
[0006]本發(fā)明的上述目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
基于異型紅外光纖束的非平面焊縫溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)裝置，異型紅外光纖束I各入端面與被焊工件4的焊縫所在平面平行，用于傳輸被焊工件4焊縫表面所發(fā)出的紅外信號(hào);所述異型紅外光纖束I出端面與線陣紅外相機(jī)2鏡頭平面平行，線陣紅外相機(jī)2鏡頭平面與異型紅外光纖束I出端面之間的距離為線陣紅外相機(jī)2的焦距。
[0007]所述的異型紅外光纖束I各入端面距所對(duì)應(yīng)的被焊工件4的焊縫的垂直距離相等。
[0008]所述的異型紅外光纖束I在焊接過(guò)程中，相對(duì)于線陣紅外相機(jī)2位置固定。
[0009]本發(fā)明的另一目的在于提供一種基于異型紅外光纖束的非平面焊縫溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)方法，焊接開始前，將異型紅外光纖束1、焊槍通過(guò)夾具3綁定安裝，同步運(yùn)動(dòng)，根據(jù)焊縫寬度和焊接接頭的裝配類型設(shè)置入端面紅外光纖束的排布方式;線陣紅外相機(jī)2采集到的是一系列位于被焊工件4表面的直線段所發(fā)出的紅外信號(hào)，這些直線段均垂直于焊縫且相互間距相同，通訊電纜將這些數(shù)據(jù)傳輸給電子計(jì)算機(jī)，電子計(jì)算機(jī)對(duì)這些直線段按時(shí)間順序拼接成圖像，進(jìn)而繪制出被焊工件4焊縫及其附近區(qū)域的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)溫度分布圖。最終，將此準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)溫度分布圖與符合焊接質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)溫度分布圖相比較，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與評(píng)估。
[0010]本發(fā)明的有益效果在于:通過(guò)更換相應(yīng)的異型紅外光纖束，能夠獲取T型接頭、管材和曲面板材的搭接及對(duì)接接頭的焊縫及的實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)，解決了這類焊接接頭的焊縫及其溫度場(chǎng)因無(wú)法同時(shí)處于紅外探測(cè)器的焦平面上，進(jìn)而無(wú)法通過(guò)單一紅外探測(cè)器快捷、準(zhǔn)確的獲得這類接頭焊縫及的實(shí)時(shí)溫度分布的問(wèn)題。本發(fā)明從焊接工藝與焊縫成型的角度出發(fā)，最大程度適應(yīng)于各種焊接頭型式的焊縫溫度場(chǎng)監(jiān)測(cè)。實(shí)時(shí)性強(qiáng)、測(cè)量精度高，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性、良好的穩(wěn)定性和抗干擾能力。
【附圖說(shuō)明】
[0011]此處所說(shuō)明的附圖用來(lái)提供對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，本發(fā)明的示意性實(shí)例及其說(shuō)明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限定。
[0012]圖1為本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2、圖3為本發(fā)明中用于測(cè)量T型接頭的異型紅外光纖束的三維示意圖；
圖4、圖5為本發(fā)明中用于測(cè)量曲面焊縫的異型紅外光纖束的三維示意圖；
圖6為本發(fā)明的監(jiān)測(cè)方法的原理框圖。
[0013]圖中:1、異型紅外光纖束;2、線陣紅外相機(jī);3、夾具;4、被焊工件;5、弧光擋板;6、焊接行走裝置。