[发明专利]一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测装置及监测方法

权利要求书

1.一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测装置，包括压力容器、X射线源、X射线影像增强器、高速摄像机、焊接机构、焊接电信号采集单元、远程控制机构，其特征在于：焊接工件置于压力容器内的工作台上，焊接机构经支架支撑在压力容器内焊接工件的上方，X射线源、X射线影像增强器、高速摄像机、焊接机构分别与远程控制机构相连接，焊接工件与焊接电信号采集单元相连接，焊接电信号采集单元与远程控制机构相连接，焊接工件左右两侧对应的压力容器壁上分别设有视窗，X射线源安装在压力容器的左侧或右侧，压力容器的右侧或左侧依次设有X射线影像增强器和高速摄像机，所述X射线源发射出的X射线穿过压力容器视窗透过所述焊接工件上方的电弧区域，照射熔滴过渡过程形成熔滴过渡的X射线影像并再次穿过压力容器另一侧视窗由X射线影像增强器接收，所述X射线影像增强器将熔滴过渡X射线影像转化为可见光影像并投射出来并由所述高速摄像机进行拍摄转化为数字信号发送至所述远程控制机构，所述焊接电信号采集单元对焊接过程中的焊接电压以及焊接电流进行同步采集并发送至所述远程控制机构，远程控制机构将采集的影像信号与焊接电信号实时对焊接熔滴过渡过程进行实时监测并与获取的焊接电信号进行比对。

2.根据权利要求1所述的一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测装置，其特征在于压力容器为模拟水深压力容器，导管一端穿过压力容器壁并与压力容器壁密封连接，导管另一端与气泵相连接，气泵与远程控制机构相连接，导管或压力容器上设有压力表，使压力容器的水模似不同深度水环境。

3.根据权利要求1所述的一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测装置，其特征在于焊接机构包括焊枪、焊枪运动机构，其中焊枪固定在焊枪运动机构上，焊枪运动机构由步进电机与滑轨组成，可实现X、Y、Z三轴方向上的运动。

4.根据权利要求1所述的一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测装置，其特征在于焊接电信号采集单元包括焊接电流传感器、焊接电压传感器、数据采集卡，焊接电流传感器和焊接电压传感器分别与数据采集卡电连接，数据采集卡电与远程控制机构电连接。

5.根据权利要求1所述的一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测装置，其特征在于远程控制机构包括X射线远程控制器、焊接机构远程控制器、影像采集远程控制器、模拟水压压力容器远程控制器、焊接机构控制器及计算机，通过所述远程控制机构可实现所述X射线源、所述X射线影像增强器、所述压力容器、所述点信号采集单元、所述焊接机构、所述焊枪进行工作开启或关闭，并实现压力容器的充压泄压控制、X摄像影像采集与焊接电信号采集同步；实时画面可以通过远程控制机构中的计算机进行观察，采集的影像可通过远程控制机构中的计算机进行回放与存储。

6.根据权利要求5所述的一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测装置，其特征在于高速摄像机采用电动三可变镜头，所述远程控制机构设有高速摄像机远程控制器，通过所述高速摄像机远程控制器实时调节高速摄像机远程变焦、调焦以及调整光圈尺寸。

7.根据权利要求1所述的一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测装置，其特征在于设有铅室，至少压力容器、X射线源、X射线影像增强器安装在铅室中，使焊接熔滴过渡影像信号以及焊接电信号的采集均在铅室防护下进行，确保工作人员的人身安全。

8.一种模拟水下焊接熔滴过渡的实时监测方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1、通过远程控制机构中的X射线远程控制器调整和确定X射线源、X射线影像增强器形成的X射线成像系统的焦距、放大倍数、射线强度，使其满足X射线影像清晰成像要求；

步骤2、通过远程控制机构中的高速摄像机远程控制器调整与确定高速摄像机的光圈、焦距、对焦距离、采集频率、分辨率，使其满足对影像增强器输出端可见光影像的清晰采集；

步骤3、通过气泵向深压力容器内部充入空气模拟水下压力环境，由压力表读数确定压力容器内部压强，使压力容器获得不同水下深度的压力环境；

步骤4、通过远程控制机构调整与确定焊接机构的电弧区域、熔滴过渡位置与焊接轨迹，使其满足熔滴过渡过程发生在X射线影像成像范围内，X射线穿透电弧区域与熔滴；

步骤5、通过远程控制机构中的焊接机构控制器焊接机构和焊枪工作，同时通过X射线远程控制器、焊接机构远程控制器、影像采集远程控制器触发X射线源、X射线影像接收器、焊接电信号采集单元、高速摄像机通过射线影像接收器将射线影像转换成可见光影像通过高速摄像机对焊接工件上的焊接熔滴过渡进行高速采集；

步骤6、通过远程控制机构中的计算机可对焊接熔滴过渡过程进行实时监测,并可选择性地进行数据存储。