[发明专利]一种利用高速摄像机判断激光深熔焊焊接类型的实时监测系统及监测方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光深熔焊接技术检测领域。

背景技术

激光焊接由于它的热源集中、焊接速度快、焊后工件变形小、自动化程度高等特性，使的它越来越被广泛的运用于工业生产中。而在实际焊接的过程中，全焊透是最为主要的焊接模式。

在激光深熔焊接中，由于匙孔和周围融化的金属始终处在一个高速复杂的运动中，利用各种传感设备来获得焊接过程中的信息也是研究焊接这个过程的重要手段。在传统的研究中，对于全熔透的焊接过程的检测时，通常采用在背面放置传感器的方法来实现，如利用光电二极管对背面喷射的等离子提的辐射进行检测或者是采用温度传感器来获得工件背面的温度，但是这种检测存在着两方面的问题：1，在工件背面放置传感器本身就存在技术困难；2，在一些匙孔不穿透工件的情况下仍然可以得到全焊透的焊缝。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统的焊接过程观测方法不能直观的判断出工件是否为穿透性深熔焊的问题，提出一种利用高速摄像机判断激光深熔焊焊接类型的实时监测系统及监测方法。

本发明所述的一种利用高速摄像机判断激光深熔焊焊接类型的实时监测系统，它包括图像采集卡、摄像机、变焦镜头、滤光系统、两个聚焦镜、双色镜、激光发射器和双色镜固定架；

图像采集卡的视频信号输入端连接摄像机的视频信号输出端；

图像采集卡的信息输出端连接PC机的信息输入端；

摄像机用于在激光深熔焊稳定过程中，对焊接过程进行图像采集；

变焦镜头固定在摄像机的镜头上，滤光系统固定在变焦镜头上；

双色镜固定架为两端开口的空心圆柱体，两个聚焦镜分别固定在空心圆柱体两端，双色镜固定架侧壁开有通光孔；

双色镜固定在双色镜固定架内部，通过通光口双色镜能够将从双色镜固定架下端入射的光反射到滤光系统上；

激光发射器位于双色镜固定架上端的正上方。

一种利用高速摄像机判断激光深熔焊焊接类型的实时监测系统的监测方法，该方法包括以下步骤：

步骤一、启动实时监测系统和PC机，在焊接过程稳定之后，摄像机对焊接过程进行图像采集；

步骤二、利用PC机对摄像机采集的图像进行预处理；

步骤三、根据步骤二中预处理后的图像的匙孔和熔池的形貌，判断是否是穿透性深熔焊；

穿透性深熔焊为焊缝被匙孔完全穿透，穿透性深熔焊在所述图像中的表现形式为：匙孔形貌为内、外两个圆，内圆为匙孔的中心的一个强度衰减的区域；熔池形貌为半个椭圆形；

未穿透性深熔焊为焊缝被匙孔未完全穿透，未穿透性深熔焊在所述图像中的表现形式为：匙孔形貌为单个圆；未穿透性深熔焊的熔池形貌为整个椭圆形。

本发明的有益效果是采用图像观测法判断工件是否为全焊透，更加直观，同时能够监测激光焊接的全过程，让我们了解了熔池的空间特征，以及该特征随时间的变化而变化的过程，避免了在工件背面放置传感器，准确的判断出了是否是穿透性熔焊，利用高速摄像判断激光深熔焊焊接类型的实时监测系统的监测方法更加具有先进性和准确性。

附图说明

图1为具体实施方式一所述的一种利用高速摄像机判断激光深熔焊焊接类型的实时监测系统结构示意图。

图2为具体实施方式二中的工件全熔透熔池预处理前形貌。

图3为具体实施方式二中的工件未全熔透熔池预处理前形貌。

图4为具体实施方式二中的工件全熔透熔池和匙孔预处理前形貌。

图5为具体实施方式二中的工件全熔透熔池和匙孔预处理后形貌。

图6为具体实施方式二中的工件全熔透匙孔预处理后形貌。

图7为具体实施方式二中的工件未全熔透匙孔预处理后形貌。

图8为具体实施方式二中的工件全熔透熔池预处理后形貌。

图9为具体实施方式二中的工件全熔透熔池预处理后形貌。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的一种利用高速摄像机判断激光深熔焊焊接类型的实时监测系统，它包括图像采集卡2、摄像机3、变焦镜头4、滤光系统5、两个聚焦镜6、双色镜7、激光发射器8和双色镜固定架10；

图像采集卡2的视频信号输入端连接摄像机3的视频信号输出端；

图像采集卡2的信息输出端连接PC机1的信息输入端；利用图像采集卡2将摄像机3拍摄的图像信号采集到PC机1，以数据文件的形式保存到PC机1的硬盘中；

摄像机3用于在激光深熔焊稳定过程中，对焊接过程进行图像采集；