[发明专利]一种测量焊接电弧光谱空域信息的方法和装置

说明书

本发明公开的一种测量焊接电弧光谱空域信息的方法和装置，基于小孔成像理论，经过小孔形成倒立放大的实像，二维移动装置精密控制的光谱仪探头在放大的实像空域内进行实时采集，得到电弧空域内不同位置、不同波长特征谱线的焊接电弧光谱空域信息，用来进行电弧空域内粒子种类与分布分析等电弧物理信息诊断。本发明能够在焊接过程中，精确、实时测量焊接电弧空域内光谱信息。

技术领域

本发明涉及焊接电弧光谱信息测量技术领域，特别涉及一种测量焊接电弧光谱空域信息的方法和装置。

背景技术

焊接过程中，为了得到满意的焊接接头，保证焊件的连接质量，焊接电弧物理分析一直是众多学者研究的方向，其中电弧光谱空域信息包含了大量的电弧物理信息，所以对光谱空域信息的测量亦是重要一环，而目前常用的电弧空域测量方法有：凸透镜后的光屏呈接法。此方法的电弧光谱信息采集方法为，搭建光路使电弧弧光经过凸透镜成放大的实像，然后用光屏去接收并呈现这个放大的实像，在光屏上开洞，后接光谱仪采集探头，这样就完成了对电弧光谱空域信息的检测。但是此方法的缺点在于：1)电弧光源为三维曲面光源，而经过凸透镜成像后转变成二维平面光信号，使原弧光信号存在一定程度的信息失真；而且凸透镜镜面中心厚两边薄，这种尺寸的不一致会导致凸透镜镜片材质对电弧光源空域内不同位置的吸收率不同，从而带来信息失真。2)一次只能完成对一个电弧空域点的采集，对整个电弧空域光谱信息采集的实时性很差，且下一次换一个点采集需要手动移动光谱仪探头，从而再一次增加了测量误差。

因此，提供一种测量误差小，可以对整个电弧空域光谱信息进行实时采集的方法和装置是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种测量焊接电弧光谱空域信息的方法和装置，用小孔代替凸透镜，产生倒立放大且清晰的实像，用精度较高的特制二维移动装置携带光谱仪探头可以实时记录并采集电弧空域内光谱信息。为实现上述目的其具体方案如下：

本发明公开了一种测量焊接电弧光谱空域信息的方法，

焊枪与焊件之间产生稳定的被测电弧，所述被测电弧经过小孔形成倒立放大的实像；

光谱仪探头在所述放大的实像空域内进行二维实时采集，得到焊接电弧光谱空域信息；

根据所述焊接电弧光谱空域信息进行电弧物理信息的诊断分析。

优选的，所述步骤S2光谱仪探头进行二维实时采集的具体步骤为：通过电机调整所述探头在X轴向上移动，以及调整所述探头在Y轴向上移动：

优选的，所述步骤S3中电弧物理信息的诊断分析包括，利用玻尔兹曼温度分析法对电弧温度分布信息进行诊断分析，以及对等离子体物理信息的诊断分析。

本发明是针对焊接电弧光谱空域信息的测量方法与装置，该装置在测量过程中，用小孔代替透镜放大电弧光源，能减缓电弧光源经放大后的信息失真，用高精度二维移动装置控制光谱仪探头位置，可以实现连续采集，并且减少了测量误差。

本发明还公开了一种测量焊接电弧光谱空域信息的装置，包括焊枪和焊件，其特征在于，还包括，具有小孔的遮光板，二维移动装置，光谱仪，计算机；所述焊枪与所述焊件之间产生稳定被测电弧的电弧光经由所述小孔在所述光谱仪的探头所在的二维平面形成倒立、放大的实像，所述光谱仪通过光缆连接有探头，所述二维移动装置控制所述探头在所述二维平面内移动，所述笔记本电脑连接所述光谱仪，接收所述探头采集到的焊接电弧光谱空域信息。