CN106908154A - 一种高能束真空熔池检测系统及其检测方法 - Google Patents

一种高能束真空熔池检测系统及其检测方法 Download PDF

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    • G01B11/028—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness by measuring lateral position of a boundary of the object

Abstract

本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种高能束真空熔池检测系统及其检测方法。包括样品，包括视频检测系统、电子束控制系统、双色温检测系统和真空室，所述的视频检测系统、电子束控制系统、双色温检测系统分别与真空室相连接，所述的视频检测系统、电子束控制系统、双色温检测系统分别通过总控制系统控制，所述的样品设在真空室中。一种高能束真空熔池检测系统及其检测方法结构紧凑，提高检测准确性，满足现有检测需求。

Description

一种高能束真空熔池检测系统及其检测方法
技术领域
本发明涉及一种检测系统，尤其涉及一种高能束真空熔池检测系统及其检测方法。
背景技术
目前该领域的检测手段，检测效果不理想，检测方法相对复杂，不能满足现阶段的需求。
发明内容
本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种结构紧凑，检测方法效果出色的一种高能束真空熔池检测系统及其检测方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种高能束真空熔池检测系统，包括样品，包括视频检测系统、电子束控制系统、双色温检测系统和真空室，所述的视频检测系统、电子束控制系统、双色温检测系统分别与真空室相连接，所述的视频检测系统、电子束控制系统、双色温检测系统分别通过总控制系统控制，所述的样品设在真空室中；
所述的真空室上部设有并与真空室相连通的电子束焊枪管，所述的电子束焊枪管的外端设有与电子束焊枪管相连通的视频检测管，所述的视频检测管中设有滤光镜，所述的视频检测管的外端设有视频检测摄像头，所述的视频检测摄像头与视频检测系统相连接，所述的电子束焊枪管中设有若干反射镜；
所述的电子束焊枪管的上部设有电子束焊枪，所述的电子束焊枪设在样品的正上方，所述的电子束焊枪与电子束控制系统连接，所述的电子束焊枪形成电子束流，所述的电子束流照射到样品表面形成焊接熔池；
所述的焊接熔池产生的可见光线通过反射镜放射、透过滤光镜，让视频检测摄像头采集到；
所述的真空室上部设有并与真空室相连通的检测管，所述的检测管的上部设有双色红外检测仪器，所述的双色红外检测仪器与采集样品的表面熔池辐射出红外线，所述的双色红外检测仪器与双色温检测系统连接。
采集样品的表面熔池辐射出红外线，所述的双色红外检测仪器与双色温检测系统连接。
所述的反射镜的数量为3个，3个反射镜呈错位上下分布。
一种高能束真空熔池检测系统的检测方法，按以下步骤进行：
(1)、装配要求：
电子束焊枪管的高度要求：
整个真空室的大小为1400mmX700mmX400mm，放置样品的工装在腔体内偏下方，在样品的正上方装装电子束腔管，电子束焊枪与样品的距离控制在160-240mm；
电子束焊枪管中反射镜包括上反射镜、中反射镜和下反射镜，上反射镜与下反射镜呈同侧分布，上反射镜位置与滤光镜、视频检测摄像头齐平，下反射镜与中反射镜中心位置和角度可调，最终需要调试到熔池的可见光能水平发出并被摄像头接受；
双红外检测系统由于检测仪器不能暴露在高温环境中，所以将红外检测仪器安装在腔室外面；
距离电子束腔100mm的位置，在真空室上开一个孔安装上透明玻璃并保持密封，将检测管安装在观察窗外，检测管中设有双色红外检测仪器仪器，双色红外检测仪器仪器斜角在10-45度，以检测仪能对准样品上的熔池为准；
(2)检测环境：
工作环境是高真空(真空度≤0.01Pa)状态；
高能束(电子束)焊接时焊区的局部温度可以骤升到6000℃以上，局部的高温会使金属熔化挥发，真空室内有金属微粒，因此红外检测仪不能放置在真空室内；
(3)、熔池形状的检测：
采用的是摄像头视频检测法：通过在电子束焊枪管内，布置若干反射镜，使得摄像头能够拍到熔池正面图片；
由于高能束熔池亮度很大，因此在光线进入摄像头之前采用滤光镜对光进行过滤，降低亮度；
在视频检测控制系统中，通过计算机软件对图片中熔池和非熔池区域进行对比，确定出整个熔池的边缘，从而提取出熔池的最大宽度和最大长度；
(4)、熔池温度检测：
电子束焊接熔池是斑点小，能量高，需要将红外检测设备放置在密封腔室外检测；
这样红外光透过密封玻璃传到检测设备使得能量会有一定的衰减；
常规方法分析：一般的辐射测温法采用的是单色测温法，原理是根据目标物波段内辐射量来计算出目标物的温度，因此需要要目标物辐射范围充满视场才准确测出温度；因此单色测温法对于检测斑点小，并且能量有衰减的目标温度准确度不高；
本发明采用双色测温法：检测的是两个不同波段辐射能量的比值，根据其比值大小计算出目标物的温度，当目标物辐射范围过小，未充满视场，波能量有衰减时，也能较准确地计算出物的温度；
(5)、控制：
总控制系统将测得的形状参数和温度反馈到电子束焊机，从而实时调节电子束流偏转线圈和功率，对电子束流方向和密度进行控制。
因此，本发明的一种高能束真空熔池检测系统及其检测方法，结构紧凑，提高检测准确性，满足现有检测需求。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1：如图1所示，一种高能束真空熔池检测系统，包括样品1，包括视频检测系统2、电子束控制系统3、双色温检测系统4和真空室5，所述的视频检测系统2、电子束控制系统3、双色温检测系统4分别与真空室5相连接，所述的视频检测系统2、电子束控制系统3、双色温检测系统4分别通过总控制系统6控制，所述的样品1设在真空室5中；
所述的真空室5上部设有并与真空室5相连通的电子束焊枪管7，所述的电子束焊枪管7的外端设有与电子束焊枪管7相连通的视频检测管8，所述的视频检测管8中设有滤光镜9，所述的视频检测管8的外端设有视频检测摄像头10，所述的视频检测摄像头10与视频检测系统2相连接，所述的电子束焊枪管7中设有若干反射镜11-1、11-2、11-3；
所述的电子束焊枪管7的上部设有电子束焊枪13，所述的电子束焊枪13设在样品1的正上方，所述的电子束焊枪7与电子束控制系统3连接，所述的电子束焊枪13形成电子束流14，所述的电子束流14照射到样品1表面形成焊接熔池18；
所述的焊接熔池18产生的可见光线12通过反射镜11放射、透过滤光镜9，让视频检测摄像头10采集到；
所述的真空室5上部设有并与真空室5相连通的检测管15，所述的检测管15的上部设有双色红外检测仪器16，所述的双色红外检测仪器16与采集样品的表面熔池18辐射出红外线17，所述的双色红外检测仪器16与双色温检测系统4连接。
采集样品的表面熔池18辐射出红外线17，所述的双色红外检测仪器16与双色温检测系统4连接。
所述的反射镜11的数量为3个，3个反射镜11呈错位上下分布。
一种高能束真空熔池检测系统的检测方法，按以下步骤进行：
(1)、装配要求：
电子束焊枪管的高度要求：
整个真空室的大小为1400mmX700mmX400mm，放置样品的工装在腔体内偏下方，在样品的正上方装装电子束腔管，电子束焊枪与样品的距离控制在160-240mm；
电子束焊枪管中反射镜包括上反射镜11-1、中反射镜11-2和下反射镜11-3，上反射镜与下反射镜呈同侧分布，上反射镜位置与滤光镜、视频检测摄像头齐平，下反射镜与中反射镜中心位置和角度可调，最终需要调试到熔池的可见光能水平发出并被摄像头接受；
双红外检测系统由于检测仪器不能暴露在高温环境中，所以将红外检测仪器安装在腔室外面；
距离电子束腔100mm的位置，在真空室上开一个孔安装上透明玻璃并保持密封，将检测管安装在观察窗外，检测管中设有双色红外检测仪器仪器，双色红外检测仪器仪器斜角在10-45度，以检测仪能对准样品上的熔池为准；
(2)检测环境：
工作环境是高真空(真空度≤0.01Pa)状态；
高能束(电子束)焊接时焊区的局部温度可以骤升到6000℃以上，局部的高温会使金属熔化挥发，真空室内有金属微粒，因此红外检测仪不能放置在真空室内；
(3)、熔池形状的检测：
采用的是摄像头视频检测法：通过在电子束焊枪管内，布置若干反射镜，使得摄像头能够拍到熔池正面图片；
由于高能束熔池亮度很大，因此在光线进入摄像头之前采用滤光镜对光进行过滤，降低亮度；
在视频检测控制系统中，通过计算机软件对图片中熔池和非熔池区域进行对比，确定出整个熔池的边缘，从而提取出熔池的最大宽度和最大长度；
(4)、熔池温度检测：
电子束焊接熔池是斑点小，能量高，需要将红外检测设备放置在密封腔室外检测；
这样红外光透过密封玻璃传到检测设备使得能量会有一定的衰减；
常规方法分析：一般的辐射测温法采用的是单色测温法，原理是根据目标物波段内辐射量来计算出目标物的温度，因此需要要目标物辐射范围充满视场才准确测出温度；因此单色测温法对于检测斑点小，并且能量有衰减的目标温度准确度不高；
本发明采用双色测温法：检测的是两个不同波段辐射能量的比值，根据其比值大小计算出目标物的温度，当目标物辐射范围过小，未充满视场，波能量有衰减时，也能较准确地计算出物的温度；
(5)、控制：
总控制系统将测得的形状参数和温度反馈到电子束焊机，从而实时调节电子束流偏转线圈和功率，对电子束流方向和密度进行控制。

Claims (3)

1.一种高能束真空熔池检测系统，包括样品(1)，其特征在于：包括视频检测系统(2)、电子束控制系统(3)、双色温检测系统(4)和真空室(5)，所述的视频检测系统(2)、电子束控制系统(3)、双色温检测系统(4)分别与真空室(5)相连接，所述的视频检测系统(2)、电子束控制系统(3)、双色温检测系统(4)分别通过总控制系统(6)控制，所述的样品(1)设在真空室(5)中；
所述的真空室(5)上部设有并与真空室(5)相连通的电子束焊枪管(7)，所述的电子束焊枪管(7)的外端设有与电子束焊枪管(7)相连通的视频检测管(8)，所述的视频检测管(8)中设有滤光镜(9)，所述的视频检测管(8)的外端设有视频检测摄像头(10)，所述的视频检测摄像头(10)与视频检测系统(2)相连接，所述的电子束焊枪管(7)中设有若干反射镜(11-1、11-2、11-3)；
所述的电子束焊枪管(7)的上部设有电子束焊枪(13)，所述的电子束焊枪(13)设在样品(1)的正上方，所述的电子束焊枪(7)与电子束控制系统(3)连接，所述的电子束焊枪(13)形成电子束流(14)，所述的电子束流(14)照射到样品(1)表面形成焊接熔池(18)；
所述的焊接熔池(18)产生的可见光线(12)通过反射镜(11)放射、透过滤光镜(9)，让视频检测摄像头(10)采集到；
所述的真空室(5)上部设有并与真空室(5)相连通的检测管(15)，所述的检测管(15)的上部设有双色红外检测仪器(16)，所述的双色红外检测仪器(16)与采集样品的表面熔池(18)辐射出红外线(17)，所述的双色红外检测仪器(16)与双色温检测系统(4)连接。
采集样品的表面熔池(18)辐射出红外线(17)，所述的双色红外检测仪器(16)与双色温检测系统(4)连接。
2.根据权利要求1所述的一种高能束真空熔池检测系统，其特征在于：所述的反射镜(11)的数量为3个，3个反射镜(11)呈错位上下分布。
3.一种根据权利要求1所述的高能束真空熔池检测系统的检测方法，其特征在于按以下步骤进行：
(1)、装配要求：
电子束焊枪管的高度要求：
整个真空室的大小为1400mmX700mmX400mm，放置样品的工装在腔体内偏下方，在样品的正上方装装电子束腔管，电子束焊枪与样品的距离控制在160-240mm；
电子束焊枪管中反射镜包括上反射镜(11-1)、中反射镜(11-2)和下反射镜(11-3)，上反射镜与下反射镜呈同侧分布，上反射镜位置与滤光镜、视频检测摄像头齐平，下反射镜与中反射镜中心位置和角度可调，最终需要调试到熔池的可见光能水平发出并被摄像头接受；
双红外检测系统由于检测仪器不能暴露在高温环境中，所以将红外检测仪器安装在腔室外面；
距离电子束腔100mm的位置，在真空室上开一个孔安装上透明玻璃并保持密封，将检测管安装在观察窗外，检测管中设有双色红外检测仪器仪器，双色红外检测仪器仪器斜角在10-45度，以检测仪能对准样品上的熔池为准；
(2)检测环境：
工作环境是高真空(真空度≤0.01Pa)状态；
高能束(电子束)焊接时焊区的局部温度可以骤升到6000℃以上，局部的高温会使金属熔化挥发，真空室内有金属微粒，因此红外检测仪不能放置在真空室内；
(3)、熔池形状的检测：
采用的是摄像头视频检测法：通过在电子束焊枪管内，布置若干反射镜，使得摄像头能够拍到熔池正面图片；
由于高能束熔池亮度很大，因此在光线进入摄像头之前采用滤光镜对光进行过滤，降低亮度；
在视频检测控制系统中，通过计算机软件对图片中熔池和非熔池区域进行对比，确定出整个熔池的边缘，从而提取出熔池的最大宽度和最大长度；
(4)、熔池温度检测：
电子束焊接熔池是斑点小，能量高，需要将红外检测设备放置在密封腔室外检测；
这样红外光透过密封玻璃传到检测设备使得能量会有一定的衰减；
常规方法分析：一般的辐射测温法采用的是单色测温法，原理是根据目标物波段内辐射量来计算出目标物的温度，因此需要要目标物辐射范围充满视场才准确测出温度；因此单色测温法对于检测斑点小，并且能量有衰减的目标温度准确度不高；
本发明采用双色测温法：检测的是两个不同波段辐射能量的比值，根据其比值大小计算出目标物的温度，当目标物辐射范围过小，未充满视场，波能量有衰减时，也能较准确地计算出物的温度；
(5)、控制：
总控制系统将测得的形状参数和温度反馈到电子束焊机，从而实时调节电子束流偏转线圈和功率，对电子束流方向和密度进行控制。
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