[发明专利]多功能弧焊视觉监视装置和监视方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种弧焊焊接和切割过程质量传感监视装置及方法，具体地说是一种集监视电弧和熔池形态、电极与焊缝相对位置及周边环境功能于一体的多功能弧焊视觉监视装置和监视方法。

背景技术

众所周知，监视焊接过程是完整焊接程序中不可或缺的一部分，要么使用人眼直接观察，要么使用摄像头观察。但一些特殊的焊接工况中，如焊缝位置处于较高、空间狭小、在线核反应堆或者危险的化工场合等，往往需要采用自动化焊接技术进行焊接，在这种特殊环境下，操作者不能近距离准备和实施焊接，通常使用可远程控制的自动焊接设备，焊接操作者只能在安全的环境下通过远程控制系统对其进行控制。因焊接过程是一个复杂的过程，为保证获得良好的焊接质量，需要焊前调整电极或焊丝与焊缝的相对位置，焊接过程中需在强烈的弧光下观察焊接电弧形状、焊接熔池形态以及电极与焊缝相对位置等，另外还需要对焊缝成形情况进行观察。然而目前市场上应用较多的弧焊监视系统(申请专利号200920107079.2、200410052857.4)主要包含一只CCD摄像头、一套滤光片组件和一步进电机，利用步进电机实现滤光片在CCD摄像头镜头旋转。该系统整体没有防尘保护及冷却保护装置，尤其是在焊接过程中通过该滤光片仅能对电弧或熔池形态进行监视，监视画面中仅有电弧区是可见的，不能观察到电极与焊缝相对位置、焊接区周边环境以及焊缝成形情况。若要实现其他区域可见，利用原产品结构特点，还需附加多套设备如激光照明，成本较高，另外附加焊缝跟踪系统费用及其昂贵，设备数量增多，也使焊接系统的可靠性受到影响。无论是观察焊接电弧，还是熔池形态或者电极与焊缝相对位置，从目前的产品看都没有一个相对统一的性价比高的装置和方法实现多个目标区的监视。

发明内容

本发明是针对现有技术中的多种不足，一是提供一种多功能弧焊视觉监视装置，二是提供一种应用这种装置进行弧焊视觉监视的方法。

实现上述目的采用的技术方案是：这种多功能弧焊视觉监视装置，包括监视装置的壳体，壳体内装有摄像头、镜头和滤光片，还包括安装在壳体内的气动连杆装置，其中：

a、所述壳体底板内侧壁上装有与外部连通的冷却管；

b、所述壳体端部设有前挡板，该前挡板内装有耐热白色玻璃；

c、所述气动连杆装置安装在摄像头的侧面，气缸支架的底部与壳体底部固接，气缸固接在气缸支架的顶部，气缸的推杆端部铰接有滤光板，该滤光板上装有滤光片；所述滤光板与气缸之间通过连杆连接。

应用多功能弧焊视觉监视装置进行弧焊视觉监视的方法，所述监视方法是：

a、在焊接前：通过控制与气管连接的电磁阀的开关，对气缸进行放气，在气动连杆装置中推杆和连杆的拉动下，滤光板转动至与推杆水平，此时，耐热白色玻璃、摄像头的镜头和摄像头三者的中心线共线；

b、在焊接过程中；通过控制与气管连接的电磁阀的开关，对气缸进行进气，在气动连杆装置中推杆和连杆的推动下，滤光板转动至与推杆垂直，此时，耐热白色玻璃、滤光片、摄像头的镜头和摄像头四者的中心线共线；

c、在焊接后：通过控制与气管连接的电磁阀的开关，对气缸进行放气，重复焊接前的动作，将滤光板转动至摄像头摄像范围外。

与现有技术相比，本发明所提供的监视装置结构简单紧凑，成本低，操作简单易实现，采用的特殊滤光片只对高亮度的电弧区进行过滤，最终显示效果是：高亮度的电弧、低亮度的熔池和焊缝及周边环境，都可以清楚地显示出来，实现了观察区有、无强烈点光源情况下都能够被清晰地监视目的，具备远程监视功能；本发明所提供的监视方法，是在应用该装置的同时，对其内部原件的安装及使用作出具体的限制，以达到所需滤光效果，方法简单，操作方便。

附图说明

图1为发明的监视装置整体结构示意图。

图2为气动连杆装置结构示意图。

图3为滤光片结构示意图。

图4为冷却管结构示意图。

图中：前挡板1，耐热白色玻璃2，冷却管3，滤光板4，滤光片5，镜头6，摄像头7，视频线8，壳体9，气管10，气缸支架11，气缸12，推杆13，连杆14，支架15，绝缘纤维板16，机头17，电极18，中心区19，外缘环形区20，壳体底板21。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

参见附图1-4，本发明所公开的装置和方法适用于钨极氩弧焊、熔化极气体保护焊、激光焊接、等离子弧焊等焊接或切割过程中视觉传感监视。