CN106017870B - 一种电焊面罩检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电焊面罩检测装置及其检测方法，该装置包含控制器（1）、数据采集及控制电路（2）、检测光源（6）、触发光源（5）、信号调理电路（3）、光电传感器（4）及输入部分（8），检测方法包含七个步骤；采用上述方式，可以通过一台设备（或是一个软件），完成电焊面罩自动变光滤镜部分（7）的多种光学参数的测试。

Description

一种电焊面罩检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及一种电焊面罩检测装置及其检测方法，特别是一种多功能的电焊面罩检测装置及其检测方法。

技术背景

自动变光电焊面罩是一种新型电焊面罩，其自动变光滤镜部分采用LCD，LCD的光线透过率可以由电焊面罩内的控制电路控制：在无电焊产生的电弧光时，自动变光电焊面罩处于待机状态，其自动变光滤镜部分的LCD两端不加电信号，LCD对光线的透过率（即透射比）大，自动变光滤镜处于亮态色号（如3-5号），此时操作人员透过LCD可以清晰的观察工件；一旦电焊开始产生电弧光，自动变光滤镜内的控制电路将给LCD两端加电信号，自动变光电焊面罩开始工作状态，驱动其在极短时间（通常为0.1-4ms，称之为响应时间）内改变其对光线的透过率（即透射比），使其变小，自动变光滤镜处于暗态色号（如9-14号），此时操作人员可以透过LCD观察焊接情况；焊接完成，电弧光消失后，自动变光滤镜部分延时内部控制电路设定的时间（通常为0.1-1S，称之为返回时间）后，关闭LCD两端的电信号，使得自动变光滤镜恢复到亮态色号（如3-5号），此时自动变光电焊面罩回到待机状态；由此可见，自动变光电焊面罩与传统电焊面罩相比，有提高焊接质量及效率等优势。

在自动变光电焊面罩生产中，需要对此自动变光滤镜部分的光学参数（如待机状态的光透射比、工作状态的光透射比、响应时间及返回时间等）进行检测及调试；以前都靠检验人员采用肉眼比对及经验判断的方式进行，但由于上述参数人眼不可能分辨清楚，造成出厂的产品参数参差不齐，无法满足国家及国际的相关标准；后来出现了基于电脑平台的专用检测设备，可以对电焊面罩自动变光滤镜部分的参数进行准确的检测，但是由于上述专用检测设备都只是单一一种功能，导致检测步骤繁琐且速度很慢。

目前基于电脑平台的专用检测设备的硬件平台为：将检测光源、电焊面罩自动变光滤镜部分及光电传感器直线配置、通过触发光源控制电焊面罩自动变光滤镜部分的状态（待机或是工作状态），光电传感器将检测到的光信号转换为电信号、然后通过A/D采集卡对上述电信号进行模数转换，并将转换的数字信号送入控制器中进行分析，最终得到检测结果；从功能上来说有两种：一种是基于上述硬件平台的单一功能设备，比如单独的自动变光电焊面罩响应时间测试仪或是光透射比测试仪，另一种虽然也是基于上述的硬件平台，但是其内部采用多套应用软件，每种软件对应一种功能，如单独的自动变光电焊面罩响应时间测试软件或光透射比测试软件；这样，虽然可以准确测试电焊面罩自动变光滤镜部分的光学参数，但是功能切换不便，操作繁琐；例如，如果有一个电焊面罩自动变光滤镜部分需要分别测试光透射比以及响应时间，通过一台设备或是一个软件测试其中一项参数（如光透射比），得到结果后，就需要将此电焊面罩自动变光滤镜部分放置到另一台设备（或是在电脑上打开另一个软件）上测试第二个参数（响应时间），从操作人员及工厂使用的角度看来，不仅极为不便且大大降低了检测效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种多功能电焊面罩检测装置及其检测方法，即通过一台设备（或是一个软件），完成电焊面罩自动变光滤镜部分多种光学参数的测试。

为解决上述技术问题，检测装置包含控制器、数据采集及控制电路、检测光源、触发光源、信号调理电路、光电传感器以及输入部分，其中：检测光源用于为待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分提供检测光；触发光源用于触发待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分，使之处于工作或待机状态；光电传感器用于检测光或待检测光的光电转换；信号调理电路用于将上述光电传感器转换的电信号进行调理，使之符合数据采集及控制电路的要求；数据采集及控制电路用于对上述信号调理电路提供的电信号进行A/D转换以及将控制信号发送到上述部分；控制器为电焊面罩检测装置内软件的运行提供软硬工作环境并与数据采集及控制电路进行数据交互；输入部分的作用为向控制器提供输入信号；检测方法包含以下步骤：步骤一、检测光源及光电传感器呈直线配置，使检测光源发出的检测光进入光电传感器，以时间段一为间隔不断测定检测光的光强数据，并保存；步骤二、将待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分放置于检测光源及光电传感器之间，此放置过程花费的时间为时间段二，步骤三、检测光源发出的检测光穿透电焊面罩自动变光滤镜部分后变成待检测光，待检测光可以进入光电传感器，以时间段一为间隔不断测定上述待检测光的光强数据，并保存；步骤四、接收到输入部分输入的输入信号后，触发光源给待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分触发信号，同时以时间段一为间隔不断测定待检测光的光强数据，并保存；步骤五、不断判断测定的待检测光的光强数据，直至上述数据趋于稳定后，终止触发光源给出的触发信号，同时以时间段一为间隔不断测定待检测光的光强数据，并保存。步骤六、不断判断测定的待检测光的光强数据，直至上述数据与步骤三得到的待检测光的光强数据一致时，停止采样，并通过分析上述步骤得到的数据以得到结果；步骤七、将电焊面罩自动变光滤镜部分从检测光源及光电传感器之间取出，此取出过程时间为时间段三；上述步骤四至步骤五可以采用与时间段一时长不一样的时间段四为间隔不断测定待检测光的光强数据，并保存，直到终止触发光源给出的触发信号后再恢复使用以时间段一为间隔不断测定待检测光的光强数据。

采用上述方式，在需要测试电焊面罩自动变光滤镜部分的光透射比、响应时间以及返回时间时，只需要将上电焊面罩自动变光滤镜部分放置于检测装置上，通过一次检测，即可得到所有结果，免去了以前操作人员需要同时操作及切换多台设备（或是多个软件）进行检测的麻烦，大大提高了检测效率。

附图说明

下面结合附图详细描述本发明的实施方式。

图1是本发明检测装置的构成原理图。

图2是本发明检测装置的结构示意图。

图3是本发明检测方法原理示意图一。

图4是本发明检测方法原理示意图二。

图5是本发明检测方法的检测流程图。

图6是本发明检测方法采样数据的曲线图一。

图7是本发明检测方法采样数据的曲线图二。

具体实施方式

图1是本发明检测装置的构成原理图，由控制器1、数据采集及控制电路2、检测光源6、触发光源5、信号调理电路3、光电传感器4及输入部分8组成；其中：检测光源6用于为待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分7提供检测光31；触发光源5用于触发待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分7，使之处于工作或待机状态；光电传感器4用于检测光31及待检测光32的光电转换；信号调理电路3用于将上述光电传感器4转换的电信号进行调理，使之符合数据采集及控制电路2的要求；数据采集及控制电路2用于对上述信号调理电路3提供的电信号进行A/D转换以及将控制信号发送到上述部分；控制器1为电焊面罩检测装置软件的运行提供软硬工作环境并与数据采集及控制电路2进行数据交互；输入部分8的作用为给控制器1 提供外部输入信号；控制器1可以采用通用平台电脑或是其它嵌入式系统，触发光源5采用红外辐射光源或是含有红外线的可见光源，如红外LED或是白炽灯，检测光源6发出的光为400-700nm波长的可见光，数据采集及控制电路2、信号调理电路3、光电传感器4都属于常见技术。

图2是本发明检测装置的结构示意图，如图，控制器（1图未示）、数据采集及控制电路（2图未示）、信号调理电路（3图未示）安装于机箱21内，检测光源6及触发光源5安装于机箱21的上部，光电传感器4安装于机箱21的上表面，位于检测光源6的正下方，输入部分8安装于机箱21的的前面板上；控制器1采用嵌入式系统，如51单片机系统或是32位的arm系统，检测光源6采用LED光源，触发光源5采用红外LED安装于蛇形软管顶端，输入部分8采用按钮开关，显示器22为LCD显示器。

使用时，在待机状态，检测光源6发出的检测光（31图未示）直接照射到光电传感器4上，从而得到检测光（31图未示）的光强数据，当需要进行测试时，将待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分7放置于光电传感器4上，并将触发光源5调整到可以触发待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分7的位置，然后按下输入部分8的按键，给控制器1开始检测的输入信号，此时检测光源6发出的检测光（31图未示）需要通过待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分7后才能照射到光电传感器4上，检测此待检测光（32图未示）的光强数据，通过内部计算，最后可得到结果，并显示在显示器22上。

图3是本发明检测方法原理示意图一，如图，检测光源6及光电传感器4呈直线配置，使检测光源6发出的检测光31进入光电传感器4，此时检测设备处于待检测状态，可以时间段一（40图未示）为间隔测定检测光31的光强数据。

图4是本发明检测方法原理示意图二，如图，检测光源6及光电传感器4呈直线配置，使检测光源6发出的检测光31在通过待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分7后变为待检测光32，待检测光32可以进入光电传感器4；此时检测设备处于检测状态，（待检测光32的光强/检测光31的光强）x100%即为此电焊面罩自动变光滤镜部分7的光透过率（即光透射比），再按照公式即可换算成色号值。

图5是本发明检测方法的检测流程图，包含以下步骤：

步骤一、将检测光源（6图未示）及光电传感器（4图未示）呈直线配置，使检测光源（6图未示）发出的检测光（31图未示）进入光电传感器（4图未示），一旦开机（程序开始运行），就开始不停的采集检测光源（6图未示）发出的检测光（31图未示）的光强数据。

步骤二、将待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）放置于检测光源（6图未示）及光电传感器（4图未示）之间，此放置过程时间为时间段二41。

步骤三、检测光源（6图未示）发出的检测光（31图未示）穿透电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）后变为待检测光（32图未示），待检测光（32图未示）可以进入光电传感器（4图未示），此时如果没有外部输入信号，检测装置将检测待检测光（32图未示）的光强数据，并保存，此时的光强数据对应的是电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的亮态（未工作，即电焊面罩自动变光滤镜部分7的液晶不加电，其光线透过率处于较高的状态）时的值。

步骤四、一旦检测到通过输入部分（8图未示）的外部输入信号，检测装置的触发光源（5图未示）将开始工作，发出可以使电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）工作（电焊面罩自动变光滤镜部分7的液晶加电，将其光线透过率变为较低的状态）的触发光信号，电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）开始工作，待检测光（32图未示）的光强信号将迅速减小。

步骤五、通过不断判断测定的待检测光（32图未示）的光强数据，直至上述数据进一步减少的趋势停止时（即所采集待检测光32的光强趋于稳定，不再进一步减小），此时的光强数据对应的是电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的暗态（电焊面罩自动变光滤镜部分7的液晶加电，将其光线透过率变为较低的状态）时的值；此过程（电焊面罩自动变光滤镜部分7的液晶光线透过率由较高状态变为较低状态的过程）所花费的时间为电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的响应时间；然后终止触发光源（5图未示）给出的触发信号，同时以时间段一（40图未示）为间隔不断测定待检测光（32图未示）的光强数据，并保存。

步骤六、此时电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）检测不到触发光源（5图未示）发出的触发信号后电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）将关闭其液晶上的电信号，电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的光线透过率将从较低的状态（暗态）返回未被触发之前较高的状态（亮态），不断判断待检测光（32图未示）的光强数据，直至上述数据与步骤三得到的待检测光（32图未示）的光强数据一致时（即电焊面罩自动变光滤镜部分的液晶光透过率变大，恢复到待机状态），停止采样，此过程对应的是电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的返回时间，最后检测装置通过软件内部算法得出结果并显示在显示器（22图未示）上。

步骤七、将电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）从检测光源（6图未示）及光电传感器（4图未示）之间取出，此取出过程时间为时间段三42；此时即完成了一个检测流程，如果循环测试，只需要回到步骤一即可。

图6是本发明检测方法采样数据的曲线图一，上图是检测设备在一个完整的检测流程内以时间段一40为间隔采集到的数据曲线图，曲线图的纵轴τ_V为电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的光线透过率（即光透射比），从0点开始最大处为100%，横轴T为采样时间轴，纵轴τ₁ 对应的是本检测方法步骤一中采集检测光源（6图未示）发出的检测光（31图未示）的光强数据；纵轴τ₂ 对应的是本检测方法步骤三中检测到待检测光（32图未示）的光强数据，此时的光强数据对应的是电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的亮态（电焊面罩自动变光滤镜部分7的液晶不加电，其光线透过率处于较高的状态）；纵轴τ₃ 对应的是本检测方法步骤五中检测到待检测光（32图未示）进一步减少的趋势停止时的光强数据，此时的光强数据对应的是电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的暗态（电焊面罩自动变光滤镜部分7的液晶加电，将其光线透过率变为较低的状态）。

纵轴标记T₂为时间段二41，即将待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）放置于检测光源（6图未示）及光电传感器（4图未示）之间花费的时间；纵轴标记T₅为步骤三所花费的时间；纵轴标记T₆为步骤四中检测设备接收到输入部分（8图未示）输入的输入信号后，触发光源（5图未示）给待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）触发信号，使电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）工作（电焊面罩自动变光滤镜部分7的液晶加电，将其光线透过率变为较低的状态），待检测光（32图未示）的光强信号迅速减小所花的时间，此时间对应电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的响应时间；纵轴标记T₇为步骤五中检测到的趋于稳定的待检测光（32图未示）的光强数据的时间；纵轴标记T₈为步骤六中检测装置关闭触发信号，使得电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）关闭其液晶上的电信号，此时电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的光线透过率将从较低的状态（暗态）返回未被触发之前较高的状态（亮态）这一过程的时间，对应电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）的返回时间；纵轴标记T₉为步骤六中与步骤三得到的待检测光（32图未示）的光强数据一致的时间；纵轴标记T₃为步骤七中的时间段三42，即将电焊面罩自动变光滤镜部分（7图未示）从检测光源（6图未示）及光电传感器（4图未示）之间取出的时间。

图7是本发明检测方法采样数据的曲线图二，上图是检测设备在一个完整的检测流程内采集到的数据曲线图，与图6的区别在于纵轴标记T₆所处的时间段内装置是以时间段四43为间隔采集数据的，在其它的时间段则以时间段一40为间隔采集数据，在实际使用的时候，时间段一40可以采用1ms-100ms，时间段四43可以采用1us-100us。

本发明并不局限于上述特定的实施实例，例如，触发光源5的安装方式也可以采用固定安装方式；检测光源6可以采用卤钨灯泡，输入部分也可以是通信接口电路（网口、串口或是USB口），由其它设备给检测装置输入信号；或者在上述检测装置上增加自动上下料装置；还可以将上述检测光源6与光电传感器4的配置方式改为水平配置；上述变换均落在本发明的保护范围内。

Claims (2)

1.一种电焊面罩检测方法，采用的电焊面罩检测装置包含控制器（1）、数据采集及控制电路（2）、检测光源（6）、触发光源（5）、信号调理电路（3）、光电传感器（4）以及输入部分（8），其中：检测光源（6）用于为待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7）提供检测光（31）；触发光源（5）用于触发待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7），使之处于工作或待机状态；光电传感器（4）用于检测光（31）或待检测光（32）的光电转换；信号调理电路（3）用于将上述光电传感器（4）转换的电信号进行调理，使之符合数据采集及控制电路（2）的要求；数据采集及控制电路（2）用于对上述信号调理电路（3）提供的电信号进行A/D转换以及将控制信号发送到信号调理电路（3）和触发光源（5）；控制器（1）为电焊面罩检测装置内软件的运行提供软硬工作环境并与数据采集及控制电路（2）进行数据交互；输入部分（8）的作用为向控制器（1）提供输入信号；检测光源（6）与光电传感器（4）之间无待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7）时，控制器（1）不断采集检测光（31）数据；有待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7）则先记录一个完整的电焊面罩自动变光滤镜部分（7）从待机状态到工作状态再返回待机状态的电信号数据，再通过计算得出电焊面罩自动变光滤镜部分（7）的待机状态透过率、工作状态透过率、响应时间及返回时间参数；

其特征在于：其检测方法包含以下步骤：

步骤一、检测光源（6）及光电传感器（4）呈直线配置，使检测光源（6）发出的检测光（31）进入光电传感器（4），以时间段一（40）为间隔不断测定检测光（31）的光强数据，并保存；

步骤二、待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7）进入检测光源（6）及光电传感器（4）之间，此过程花费的时间为时间段二（41），

步骤三、检测光源（6）发出的检测光（31）穿透电焊面罩自动变光滤镜部分（7）后变成待检测光（32），待检测光（32）进入光电传感器（4），以时间段一（40）为间隔不断测定上述待检测光（32）的光强数据，并保存；

步骤四、接收到输入部分（8）输入的输入信号后，触发光源（5）给待检测的电焊面罩自动变光滤镜部分（7）触发信号，同时以时间段一（40）为间隔不断测定待检测光（32）的光强数据，并保存；

步骤五、不断判断测定的待检测光（32）的光强数据，直至上述光强数据趋于稳定后，终止触发光源（5）给出的触发信号，同时以时间段一（40）为间隔不断测定待检测光（32）的光强数据，并保存；

步骤六、不断判断测定的待检测光（32）的光强数据，直至上述光强数据与步骤三得到的待检测光（32）的光强数据一致时，停止采样，并通过分析得到的数据以得到结果；

步骤七、电焊面罩自动变光滤镜部分（7）退出检测光源（6）及光电传感器（4）之间，此过程时间为时间段三（42）。

2.根据权利要求1所述的电焊面罩检测方法，其特征在于：上述步骤四至步骤五能够采用与时间段一（40）时长不一样的时间段四（43）为间隔不断测定待检测光（32）的光强数据，并保存，直到终止触发光源（5）给出的触发信号后再恢复使用以时间段一（40）为间隔不断测定待检测光（32）的光强数据，并保存。

Images