CN105983795A - 一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法 - Google Patents

一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105983795A
CN105983795A CN201510097848.5A CN201510097848A CN105983795A CN 105983795 A CN105983795 A CN 105983795A CN 201510097848 A CN201510097848 A CN 201510097848A CN 105983795 A CN105983795 A CN 105983795A
Authority
CN
China
Prior art keywords
decay
light
pad
welding
lens set
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201510097848.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105983795B (zh
Inventor
郝大伟
肖俊君
陈根余
陈燚
高云峰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd
Original Assignee
Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd filed Critical Han s Laser Technology Industry Group Co Ltd
Priority to CN201510097848.5A priority Critical patent/CN105983795B/zh
Publication of CN105983795A publication Critical patent/CN105983795A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105983795B publication Critical patent/CN105983795B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Eyeglasses (AREA)
  • Lining Or Joining Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及焊接技术领域，公开了一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，包括：根据预设角度和距离设置照明光源，并对准焊接点进行照明；所述照明光源辐射强度值范围为BL～BU；设置衰减镜片组接收并衰减焊接过程中焊接点和焊接点周边产生的辐射光，其光辐射强度设为A，以及所述照明光源照射在焊接点区域反射的照明光，其光辐射强度设为B；所述衰减镜片组至少包括一个衰减镜片，其辐射强度衰减值为T；设置实时成像显示设备，用于接收通过衰减镜片组的光线并进行成像；所述实时成像显示设备的感光度为L～U；本发明实现了熔池区域与熔池周边区同时可观察，其方法简单易于实现，工作稳定可靠，可广泛用于各种焊接系统的可视化监测。

Description

一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法
技术领域
本发明涉及焊接技术领域，更具体的说，特别涉及一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法。
背景技术
在焊接过程中，操作者通过实时观察焊点熔化形成的熔池形态，以及焊接点周边表面诸如形状、颜色等特征的变化，有助于判定、优化焊接质量。同时，实时观察焊接熔池实际位置与预定焊接位置的偏差，可据此即时调整焊接位置。
焊接过程中被焊材料会经历熔化甚至电离等过程，在这些过程中会产生大量的高强度宽光谱光辐射，其强度远超过实时成像设备的正常成像感光度上限，运用诸如CCD、CMOS或人眼等常规实时成像设备，观察焊点熔池及其周边表面时只能得到白色过曝图像。
目前普遍采用的观察焊接熔池及周边表面的方法有两种，一种是采用宽光谱衰减镜片或镜片组对焊接产生的强光进行大幅度衰减，此方法可以通过成像设备或人眼观察到熔池区域，缺点如下：(1)如果衰减值设定在能够清楚观察熔池亮度最高的“小孔”区域，熔池外层结构区域乃至熔池周边的被焊材料表面会因光强衰减至成像设备光感应阈值以下无法看清；(2)如果设定衰减值降低，熔池小孔区域仍会被强光遮挡无法观察。
另一种方法是，寻找焊接过程中产生的光线强度较弱的频谱区域，选择对该频谱区近于单通的滤光镜片组进行滤光，并采用所述频谱区光源对焊点区域照明，缺点如下：(1)熔池小孔区域因在单通滤光片通光频谱区光线辐射较强仍会无法观察；(2)不同材料被焊接时产生的辐射光谱差异很大，因此该方法通用性受限。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，实现了传统方法不能实现的熔池区域与熔池周边区同时可观察。
为了解决以上提出的问题，本发明采用的技术方案为：
一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，该方法包括：
根据预设角度和距离设置照明光源，并对准焊接点进行照明；所述照明光源辐射强度值范围为BL～BU；
设置衰减镜片组接收并衰减焊接过程中焊接点和焊接点周边产生的辐射光，其光辐射强度设为A，以及所述照明光源照射在焊接点区域反射的照明光，其光辐射强度设为B；所述衰减镜片组至少包括一个衰减镜片，其辐射强度衰减值为T；
设置实时成像显示设备，用于接收通过衰减镜片组的光线并进行成像；所述实时成像显示设备的感光度为L～U；
通过所述衰减镜片组的光辐射强度(A+B)*T不超过实时成像显示设备的感光上限值U，光辐射强度A*T不超过实时成像显示设备的感光下限值L；所述L<BL*T且BU*T<L。
所述衰减镜片组能够置于实时成像显示设备之前或之后，所述实时成像显示设备包括光学镜片组和感光单元；
若置于之前，则焊接过程中在焊接点产生的辐射光和照明光源照射在焊接点区域反射的照明光经过衰减镜片组，由光学镜片组成像至感光单元；若置于之后，则焊接过程中在焊接点产生的辐射光和照明光源照射在焊接点区域反射的照明光经过光学镜片组成像，由衰减镜片组衰减后入射至感光单元。
所述衰减镜片组的材料包括光学玻璃和光学塑料；衰减镜片对波长为0-12微米频谱范围内透过率小于100％。
所述照明光源包括导体、半导体、气体发光介质光源。
所述实时成像显示设备包括CCD、CMOS。
所述照明光源采用波长为341.7nm的半导体激光器；衰减镜片组采用对波长200nm-5000nm透过率为10％的第一衰减镜片、对波长341±10nm透过率为70％的第二衰减镜片；实时成像显示设备采用光学镜片组和CCD摄像头；
所述半导体激光器以预设角度和距离对准第一衰减镜片、第二衰减镜片、光学镜片组和CCD摄像头同一直线依次设置在焊接点的旁轴位置处；第一衰减镜片、第二衰减镜片对焊接点处焊接时的辐射光以及半导体激光器照射在焊接点区域反射的照明光进行衰减，衰减后的光线进入光学镜片组，并在CCD摄像头中转换为可视图像。
所述照明光源采用波长为530nm的LED光源；衰减镜片组采用对波长380nm-2000nm透过率为8％的第三衰减镜片；实时成像显示设备采用光学镜片组和CCD摄像头；
所述LED光源以预设角度和距离对准焊接点，光学镜片组、第三衰减镜片和CCD摄像头由下之上依次同轴设置在焊接点上方；焊接时的辐射光以及LED光源照射在焊接点区域反射的照明光进入光学镜片组，并通过第三衰减镜片进行衰减，衰减后的光线进入CCD摄像头中转换为可视图像。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：
1、本发明中通过设置照明光源和衰减镜片组，并通过实时成像显示设备进行成像，实现了传统方法不能实现的熔池区域与熔池周边区同时可观察，其方法简单易于实现，工作稳定可靠，可广泛用于各种焊接系统的可视化监测。
2、本发明中通过选择适当的衰减镜片组衰减值、照明光源的辐射频谱宽度及在此带宽上的亮度范围，可一次性适应各种不同材料焊接过程观察，其适用性广，并方便于调节。
附图说明
图1为本发明实施例一的原理示意图。
图2为本发明实施例二的原理示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。
本发明提供的一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，该方法包括：
设置照明光源对准焊接点进行照明，调整照明光源相对于所述焊接点满足预设角度和距离。
设置衰减镜片组接收并衰减焊接过程中焊接点和焊接点周边产生的辐射光，其光辐射强度设为A，以及所述照明光源照射在焊接点区域反射的照明光，其光辐射强度设为B。
设置实时成像显示设备接收通过所述衰减镜片组的光线并进行成像。
上述中，所述衰减镜片组至少包括一个衰减镜片，并对通过其自身的光辐射频谱中指定的频谱宽度须具有特定的辐射强度衰减值T，使通过所述衰减镜片组的光辐射强度(A+B)*T不超过实时成像显示设备的感光上限值U，光辐射强度A*T不超过实时成像显示设备的感光下限值L。
上述中，所述照明光源在指定的频谱宽度上须具有特定的辐射强度值范围BL～BU，使所述实时成像显示设备接收到的光辐射强度在其能够清晰成像的感光度L～U范围内，以观察焊接点熔池形态及其周边焊件表面。
上述中，所述照明光源相对于所述焊接点满足预设角度和预设距离，使L<BL*T且BU*T<L,此时所述实时成像显示设备对焊接点熔池形态及其周边焊件表面清晰成像。
本发明中，可将衰减镜片组置于实时成像显示设备之前或之后，所述实时成像显示设备包括光学镜片组和感光单元，具体分析如下：
若所述衰减镜片组置于实时成像显示设备的光学镜片组之前，则焊接过程中在焊接点产生的辐射光和照明光源照射在焊接点区域反射的照明光经过衰减镜片组，由光学镜片组成像至感光单元。
若所述衰减镜片组置于所述实时成像显示设备的光学镜片组之后，则焊接过程中在焊接点产生的辐射光和照明光源照射在焊接点区域反射的照明光经过光学镜片组成像，由衰减镜片组衰减后入射至感光单元。
本发明中，所述衰减镜片组的材料包括但不限于光学玻璃、光学塑料。衰减镜片包括但不限于对0-12微米波长范围内的某一指定电磁波，其频谱范围内透过率小于100％。
本发明中，所述照明光源包括但不限于导体、半导体、气体等发光介质光源。
本发明中，所述实时成像显示设备的感光单元包括但不限于CCD、CMOS或肉眼等。
下面通过具体实施例分析以上所述方法：
实施例一
如图1所示，本实例采用波长为341.7nm的半导体激光器2作为照明光源，并以适当角度和距离对准焊接点1，第一衰减镜片3、第二衰减镜片4、光学镜片组5和CCD摄像头6同一直线依次设置在焊接点1的旁轴位置处。由对波长200nm-5000nm透过率为10％的第一衰减镜片3、对波长341±10nm透过率为70％的第二衰减镜片4组合的衰减镜片组，对焊接点1处焊接时的辐射光以及半导体激光器2照射在焊接点1区域反射的照明光进行衰减，衰减后的光线进入光学镜片组5，并在CCD摄像头6中转换为可视图像。
本实施例实现对焊接熔池及其周边焊件表面的同时清晰成像基于以下原理：第一衰减镜片3对焊接点1焊接时的辐射光进行衰减，其衰减后的光辐射强度10％A小于CCD摄像头6的感光度上限值U，因此熔池区和周边区均不会过曝。第一衰减镜片3、第二衰减镜片4对半导体激光器2辐射的照明光进行衰减，其衰减后的光辐射强度7％B大于CCD摄像头6的感光度下限值L，因此调整半导体激光器2辐射的照明光以及相对于焊接点1的角度和距离，即可获得令人满意的成像照度。
实施例二
如图2所示，本实例采用波长约为530nm的LED光源7作为照明光源，并以适当角度和距离对准焊接点1，光学镜片组5、第三衰减镜片8、CCD摄像头6由下之上依次同轴设置在焊接点1上方。焊接时的辐射光以及LED光源7照射在焊接点1区域反射的照明光进入光学镜片组5，并随后由对波长380nm-2000nm范围透过率为8％的第三衰减镜片8进行衰减，衰减后的光线进入CCD摄像头6中转换为可视图像。
本实施例实现对焊接熔池及其周边焊件表面的同时清晰成像基于以下原理：第三衰减镜片8对焊接点1焊接时的辐射光进行衰减，其衰减后的光辐射强度8％A小于CCD摄像头6的感光度下限值L，因此熔池区和周边区均不会成像。第三衰减镜片8对LED光源7辐射的照明光进行衰减，其衰减后的光辐射强度8％B大于CCD摄像头6的感光度下限值L并小于上限值U，因此调整LED光源7的照明光以及相对于焊接点1的角度和距离，即可获得令人满意的成像照度。
上述实施例中，所公开的方法还可应用于采用其他光源作为照明光源的焊接可视监测系统中。实时成像显示设备还可以是CMOS相机等其他类似光电转换设备或人眼等。
上述实施例中，可将焊接过程的强光去除，得到十分清晰的熔池区和周边区域的成像。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，其特征在于：该方法包括：
根据预设角度和距离设置照明光源，并对准焊接点进行照明；所述照明光源辐射强度值范围为BL～BU；
设置衰减镜片组接收并衰减焊接过程中焊接点和焊接点周边产生的辐射光，其光辐射强度设为A，以及所述照明光源照射在焊接点区域反射的照明光，其光辐射强度设为B；所述衰减镜片组至少包括一个衰减镜片，其辐射强度衰减值为T；
设置实时成像显示设备，用于接收通过衰减镜片组的光线并进行成像；所述实时成像显示设备的感光度为L～U；
通过所述衰减镜片组的光辐射强度(A+B)*T不超过实时成像显示设备的感光上限值U，光辐射强度A*T不超过实时成像显示设备的感光下限值L；所述L<BL*T且BU*T<L。
2.根据权利要求1所述的可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，其特征在于：所述衰减镜片组能够置于实时成像显示设备之前或之后，所述实时成像显示设备包括光学镜片组和感光单元；
若置于之前，则焊接过程中在焊接点产生的辐射光和照明光源照射在焊接点区域反射的照明光经过衰减镜片组，由光学镜片组成像至感光单元；若置于之后，则焊接过程中在焊接点产生的辐射光和照明光源照射在焊接点区域反射的照明光经过光学镜片组成像，由衰减镜片组衰减后入射至感光单元。
3.根据权利要求1所述的可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，其特征在于：所述衰减镜片组的材料包括光学玻璃和光学塑料；衰减镜片对波长为0-12微米频谱范围内透过率小于100％。
4.根据权利要求1所述的可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，其特征在于：所述照明光源包括导体、半导体、气体发光介质光源。
5.根据权利要求1所述的可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，其特征在于：所述实时成像显示设备包括CCD、CMOS。
6.根据权利要求1所述的可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，其特征在于：所述照明光源采用波长为341.7nm的半导体激光器(2)；衰减镜片组采用对波长200nm-5000nm透过率为10％的第一衰减镜片(3)、对波长341±10nm透过率为70％的第二衰减镜片(4)；实时成像显示设备采用光学镜片组(5)和CCD摄像头(6)；
所述半导体激光器(2)以预设角度和距离对准第一衰减镜片(3)、第二衰减镜片(4)、光学镜片组(5)和CCD摄像头(6)同一直线依次设置在焊接点(1)的旁轴位置处；第一衰减镜片(3)、第二衰减镜片(4)对焊接点(1)处焊接时的辐射光以及半导体激光器(2)照射在焊接点(1)区域反射的照明光进行衰减，衰减后的光线进入光学镜片组(5)，并在CCD摄像头(6)中转换为可视图像。
7.根据权利要求1所述的可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法，其特征在于：所述照明光源采用波长为530nm的LED光源(7)；衰减镜片组采用对波长380nm-2000nm透过率为8％的第三衰减镜片(8)；实时成像显示设备采用光学镜片组(5)和CCD摄像头(6)；
所述LED光源(7)以预设角度和距离对准焊接点，光学镜片组(5)、第三衰减镜片(8)和CCD摄像头(6)由下之上依次同轴设置在焊接点(1)上方；焊接时的辐射光以及LED光源(7)照射在焊接点(1)区域反射的照明光进入光学镜片组(5)，并通过第三衰减镜片(8)进行衰减，衰减后的光线进入CCD摄像头(6)中转换为可视图像。
CN201510097848.5A 2015-03-04 2015-03-04 一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法 Active CN105983795B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510097848.5A CN105983795B (zh) 2015-03-04 2015-03-04 一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201510097848.5A CN105983795B (zh) 2015-03-04 2015-03-04 一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105983795A true CN105983795A (zh) 2016-10-05
CN105983795B CN105983795B (zh) 2018-06-01

Family

ID=57039296

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201510097848.5A Active CN105983795B (zh) 2015-03-04 2015-03-04 一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105983795B (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107655831A (zh) * 2017-09-18 2018-02-02 华中科技大学 一种基于多波段耦合的增材制造过程熔池监测装置及方法
CN114160974A (zh) * 2021-12-20 2022-03-11 清华大学 图像获取装置及参数确定方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246440A (ja) * 1999-03-03 2000-09-12 Hitachi Ltd 溶接状況遠隔監視装置
CN1448239A (zh) * 2003-04-03 2003-10-15 上海交通大学 弧焊熔池动态特征视觉传感方法
CN201302644Y (zh) * 2008-11-27 2009-09-02 上海第二工业大学 熔池图像采集滤光装置
CN101870030A (zh) * 2010-06-29 2010-10-27 哈尔滨工业大学 外加辅助光源的铝合金tig焊反面熔池视觉图像检测装置与方法
CN102974918A (zh) * 2012-11-26 2013-03-20 清华大学 一种基于多光谱分光摄影的视觉监控系统

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000246440A (ja) * 1999-03-03 2000-09-12 Hitachi Ltd 溶接状況遠隔監視装置
CN1448239A (zh) * 2003-04-03 2003-10-15 上海交通大学 弧焊熔池动态特征视觉传感方法
CN201302644Y (zh) * 2008-11-27 2009-09-02 上海第二工业大学 熔池图像采集滤光装置
CN101870030A (zh) * 2010-06-29 2010-10-27 哈尔滨工业大学 外加辅助光源的铝合金tig焊反面熔池视觉图像检测装置与方法
CN102974918A (zh) * 2012-11-26 2013-03-20 清华大学 一种基于多光谱分光摄影的视觉监控系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈彦宾 等: "图像处理在自动焊接中的应用和展望", 《材料科学与工艺》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107655831A (zh) * 2017-09-18 2018-02-02 华中科技大学 一种基于多波段耦合的增材制造过程熔池监测装置及方法
CN114160974A (zh) * 2021-12-20 2022-03-11 清华大学 图像获取装置及参数确定方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN105983795B (zh) 2018-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4918517A (en) System and process for video monitoring a welding operation
US10166631B2 (en) Laser processing head apparatus with camera monitor
US20130342678A1 (en) Visual monitoring, or imaging, system and method for using same
US6309070B1 (en) Integrated ophthalmic illumination method and system
KR840000536B1 (ko) 아아크용접 감시방법
KR20070092430A (ko) 표시 장치의 픽셀 수리 장치
US5255088A (en) System and process for video monitoring a welding operation
JP2007241274A5 (zh)
TWI497031B (zh) 產生一物體之一影像的光學裝置及方法
JP2004045266A (ja) ３次元情報検出方法及び装置
CN107824968A (zh) Ccd视觉定位的激光焊接装置
CN105983795A (zh) 一种可同时观察焊接熔池及焊件表面的方法
JP2991424B2 (ja) 溶接部モニタリング装置
US5768017A (en) Optical system for producing uniform line illumination
JP7173641B2 (ja) 表示装置パネルに対するレーザーリペア及び検査方法とこれに適したリペア及び検査装置
WO2021227734A1 (zh) 一种多图像传感器ar采集显示装置
US10088613B1 (en) Photochromic filter-based imaging system
JP2009220172A (ja) ガスシールドアーク溶接の溶接制御方法および溶接部監視装置
JP2010237029A (ja) 赤外線光学系の評価装置及びその評価方法
JPS62500369A (ja) 熔接作業監視装置
JP3243519B2 (ja) レーザ加工状況遠隔監視装置
JP7094268B2 (ja) 眼底撮影装置
JP5746065B2 (ja) 液晶表示装置の輝点欠陥の暗点化方法及び暗点化装置
CN105717117A (zh) 基于特定波长透反射比对成像的焊缝检测方法及检测装置
JPS58157596A (ja) 溶接部監視装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant