CN108489714A - 一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其包括：光源提供装置提供平行的恒定光源；斩光器将光源变为固定频率的光源；自动变光焊接滤光镜进行过滤；光电信号转换装置接收透过自动变光焊接滤光镜的光转换为电信号；锁相环放大器接收电信号，进行检波，得到与斩光器同步频率的电信号；信号采集器采集电信号，转换为数字信号；控制装置控制斩光器的频率并同步至锁相环放大器，接收并处理数字信号，计算出遮光号。本发明提供的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置先通过斩光器固定光源频率、再通过锁相环放大器检波，避免了环境光的影响，不需要暗室或黑箱中操作，操作方便、检测灵敏度高，利于工业化生产和产品质量的在线监控。
Description
技术领域
本发明涉及滤光镜检测技术领域，具体涉及一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置及检测方法。
背景技术
金属焊接过程中常产生焊接电弧，焊接电弧是发生在电极与焊件之间的一种气体放电现象，其含有大量高强度的可见光、红外线和紫外线等射线，高强度可见光、红外线和紫外线带来的光辐射会伤害焊工的眼睛。
焊接电弧中可见光线的光度，比人眼能正常承受的光线光度可大一万倍，这样强烈的可见光，会烧灼视网膜，造成视网膜炎，此时焊工将感觉眼睛疼痛、视觉膜糊、有中心暗点，甚至暂时性失明，如长期反复作用，视力会逐渐减退。焊接电弧中红外线对眼睛的损伤是一个慢性过程，眼睛晶状体长期吸收过量的红外线后，弹性变差、调节困难、视力减退，严重者会导致晶体状混浊，损害视力。焊接电弧中紫外线照射人眼后，会导致角膜和结膜发炎，产生的“电光性眼炎”，被列为是尘肺病之外的第二大职业病，紫外线和红外线对人的眼睛可能造成永久性伤害。
自动变光焊接面罩是一种焊接防护用具，降低焊接的职业危害，自动变光焊接面罩设有关键部件—自动变光焊接滤光镜(ADF，Auto Darkening Filter)以达到自动变光功能。ADF在起弧前能提供给焊工一个明亮清晰的视野，透过ADF就可以精确定位焊点，一旦起弧后，无需焊工手动进行遮蔽，ADF能自动迅速变暗，既降低可见光的强度，又能有效阻挡弧光中的紫外线和红外线，防止眼睛被灼伤。
ADF的光学性能指标主要是遮光号，遮光号表示滤光镜透射比等级，依据遮光号的大小，焊工选用不同的ADF，因此遮光号的准确性极大的影响焊接产品的质量以及焊工眼部的防护。
目前相关的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置中，大多需要在黑箱或者暗室中操作，以减小环境光对遮光号测量的影响，操作十分不便,十分不利于工业化生产和产品质量的在线监控。
故急需开发出一种新的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置以解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，用于解决现有的遮光号检测装置需要黑箱或暗室、操作不便的问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其包括光源提供装置、斩光器、自动变光焊接滤光镜、光电信号转换装置、锁相环放大器、信号采集器、以及控制装置：其中，所述光源提供装置，提供平行的恒定光源；所述斩光器，在所述控制装置的控制下，将所述光源提供装置提供的光源变为固定频率的光源；所述自动变光焊接滤光镜，对通过所述斩光器的固定频率的光源和环境光进行过滤；所述光电信号转换装置，接收透过所述自动变光焊接滤光镜的光，转换为电信号并传输至所述锁相环放大器；所述锁相环放大器，接收所述光电信号转换装置的电信号，进行检波，得到与所述斩光器同步频率的电信号，并传输至所述信号采集器；所述信号采集器，采集所述锁相环放大器输出的电信号，转换为数字信号，并传输至所述控制装置；所述控制装置，控制所述斩光器的频率并将所述斩光器的频率同步至所述锁相环放大器，接收并处理所述信号采集器的数字信号，计算出遮光号。
优选地，所述光源提供装置包括标准光源以及透镜，所述透镜将所述标准光源提供的发散光源变为平行的恒定光源。
优选地，所述标准光源提供的光源为色温2856K的光源。
优选地，所述标准光源和所述透镜之间通过第一光纤传输光源。
优选地，所述光电信号转换装置包括相连接的光电传感器以及电流前置放大器，其中，所述光电传感器接收透过所述自动变光焊接滤光镜的光信号，转换为电流信号后传输至所述电流前置放大器；所述电流前置放大器将所述光电传感器的电流信号转换为电压信号并传输至所述锁相环放大器。
优选地，所述自动变光焊接滤光镜和所述光电传感器之间通过第二光纤传输光源。
优选地，所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置还包括与所述控制装置连接的显示器，所述显示器显示所述遮光号。
本发明还提供一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测方法，利用上述任一项所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测方法包括以下步骤：
步骤一、光源提供装置提供平行的恒定光源；
步骤二、斩光器将所述光源提供装置提供的光源变为固定频率的光源；
步骤三、自动变光焊接滤光镜对通过所述斩光器的固定频率的光源和环境光进行过滤；
步骤四、光电信号转换装置接收透过所述自动变光焊接滤光镜的光并转换为电信号；
步骤五、锁相环放大器接收所述光电信号转换装置的电信号，进行检波，得到与所述斩光器同步频率的电信号；
步骤六、信号采集器采集所述锁相环放大器输出的电信号，转换为数字信号；
步骤七、控制装置接收并处理所述信号采集器的数字信号，计算出遮光号。
优选地，所述步骤七还包括：所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置设有显示器，所述显示器显示所述遮光号。
优选地，所述遮光号按式(1)计算：
式(1)中：
N——遮光号；
τv——可见光透射比。
相比于现有技术，本发明所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置及检测方法具有以下优势：
本发明提供的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置先通过斩光器固定光源频率、再通过锁相环放大器检波，将与斩光器同步的频率信号从中分离出来，即仅保留光源提供装置提供的光源产生的电信号，避免了环境光的影响，不需要暗室或黑箱中操作，操作方便、检测灵敏度高，显著提高了检验过程中遮光号检验速度，大大提高了产品的质量，利于工业化生产和产品质量的在线监控。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明提供的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置的结构示意；
图2为基于图1所示自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置的检测方法的步骤流程图。
附图标记
1-自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，
11-光源提供装置， 111-标准光源，
112-透镜， 113-第一光纤，
12-斩光器， 13-自动变光焊接滤光镜，
14-光电信号转换装置， 141-光电传感器，
142-电流前置放大器， 143-第二光纤，
15-锁相环放大器， 16-信号采集器，
17-控制装置， 18-显示器。
具体实施方式
本发明提供了许多可应用的创造性概念，该创造性概念可大量的体现于具体的上下文中。在下述本发明的实施方式中描述的具体的实施例仅作为本发明的具体实施方式的示例性说明，而不构成对本发明范围的限制。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的描述。
如图1所示，图1为本发明提供的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置的结构示意图。本实施例提供一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置1，用于检测自动变光焊接滤光镜的遮光号，
所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置1包括光源提供装置11、斩光器12、自动变光焊接滤光镜13、光电信号转换装置14、锁相环放大器15、信号采集器16、控制装置17、以及显示器18。
所述光源提供装置11提供平行的恒定光源，其包括标准光源111以及透镜112，所述透镜112将所述标准光源111提供的发散光源变为平行的恒定光源。
所述标准光源111提供的光源是指国际照明委员会(CIE)为统一颜色测量时的照明所规定的光源，用人工光源来实现CIE标准照明体的相对光谱功率分布，以满足色度学的应用需要，在本实施例中，优选标准光源A，即为色温2856K的光源，模拟焊工工作环境下的人造光源，获得与特定环境下的光源基本一致的照明效果，提高检测的准确性。
所述标准光源111和所述透镜112之间优选通过第一光纤113传输光源，光在光纤里的传导损耗低、保真度高、性能可靠。
所述斩光器12是指一种电子控制的风扇式轮叶，在一定转速下，将连续光调制(斩断)成一定频率的周期性断续光，且遮断时间等于透光时间，把恒定光源改成交变的“方波”光源。
所述斩光器12，在所述控制装置17的控制下，将所述光源提供装置11提供的光源变为固定频率的光源。具体地，所述控制装置17提供频率控制信号给所述斩光器12，所述斩光器12以一定速度旋转，使得通过所述斩光器12的光源变为具有一定频率的光源，同时由于并未在暗室或黑箱中进行上述操作，所以通过所述斩光器12的具有一定频率的光源和外界的环境光一起射进所述自动变光焊接滤光镜13。
所述自动变光焊接滤光镜13对通过所述斩光器12的固定频率的光源和环境光进行过滤。所述自动变光焊接滤光镜13包括液晶片、固定设于液晶片两侧的上下偏光片、以及驱动液晶片的驱动电路，上下偏光片固定于液晶片的两侧，驱动电路施加垂直电场，由垂直电场控制液晶层内的液晶分子旋转，以改变入射进来的外界光的透过率。在本发明中所述自动变光焊接滤光镜13的结构为现有技术，在此并不赘述。
所述光电信号转换装置14，接收透过所述自动变光焊接滤光镜13的光，转换为电信号并传输至所述锁相环放大器15；
所述光电信号转换装置14包括相连接的光电传感器141和电流前置放大器142。
所述光电传感器141为经过人眼视觉匹配的光电传感器，用于接收透过所述自动变光焊接滤光镜13的光信号并转换为电流信号传输至所述电流前置放大器142。所述自动变光焊接滤光镜13和所述光电传感器141之间优选通过第二光纤143传输光源。
所述电流前置放大器142将所述光电传感器141的电流信号转换为电压信号并传输至所述锁相环放大器15。所述电流前置放大器142又称I/V转换器，是指置于信源与放大器级之间的电路或电子设备，是专为接受来自信源的微弱电压信号而设计的。
所述锁相环放大器15是一种对交变信号进行相敏检波的放大器，能从被噪声淹没的信号中测出某一频率的信号的相位和幅值，即只对被测信号本身和与之同频同相的噪声分量有响应，因此能大幅度抑制无用噪声，改善检测信噪比。
在本实施例中，所述锁相环放大器15接收所述光电信号转换装置14的电信号，所述电信号包括固定频率的光源和环境光透过所述自动变光焊接滤光镜13后再经转换的电信号，所述锁相环放大器15对所述电信号进行检波，得到与所述斩光器12同步频率的电信号，并传输至所述信号采集器16；所述锁相环放大器15检波，将与所述斩光器12同步的频率信号从中分离出来，即仅保留所述光源提供装置11提供的光源产生的电信号，避免了环境光的影响，不需要暗室或黑箱中操作，操作方便、检测灵敏度高、信号处理简单。
所述信号采集器16，主要利用AD转换器采集所述锁相环放大器15输出的电信号，转换为数字信号，并传输至所述控制装置17。
所述控制装置17为MCU处理器，主要功能是数据处理和控制信号输出，所述控制装置17控制所述斩光器12的频率并将所述斩光器12的频率同步至所述锁相环放大器15，接收并处理所述信号采集器16的数字信号，计算出遮光号，并传输至所述显示器18。
所述显示器18显示所述遮光号，是一种将一定的电子文件通过特定的传输设备显示到屏幕上再反射到人眼的显示工具。
如图2所示，图2为基于图1所示自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置的检测方法的步骤流程图。本发明还提供一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测方法，利用所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置1，所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测方法包括以下步骤：
步骤S1、所述光源提供装置11提供平行的恒定光源；
步骤S2、所述斩光器12将所述光源提供装置11提供的光源变为固定频率的光源；
步骤S3、所述自动变光焊接滤光镜13对通过所述斩光器12的光源和环境光进行过滤；
步骤S4、所述光电信号转换装置14接收透过所述自动变光焊接滤光镜13的光并转换为电信号；
步骤S5、所述锁相环放大器15接收所述光电信号转换装置14的电信号，进行检波，得到与所述斩光器12同步频率的电信号；
步骤S6、所述信号采集器16采集所述锁相环放大器15输出的电信号，转换为数字信号；
步骤S7、所述控制装置17接收并处理所述信号采集器16的数字信号，计算出遮光号，所述显示器18显示所述遮光号。
所述遮光号按式(1)计算：
式(1)中：
N——遮光号；
τv——可见光透射比。
在相同条件下，分别以本实施例提供的所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置1和美国VARIN CARY5000分光光度计对同一个自动变光焊接滤光镜检测遮光号，进行测试对比。
经过测试，相较于分光光度计检测法，本实施例提供的所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置1测量遮光号，误差小于±0.02，测试一个遮光号，操作简单、平均用时0.5s，所以本实施例提供的所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置1显著提高了检验过程中遮光号检验速度，大大提高了产品的质量，利于工业化生产和产品质量的在线监控。
应该注意的是，上述实施例对本发明进行说明而不是对本发明进行限制，并且本领域技术人员在不脱离所附权利要求的范围的情况下可设计出替换实施例。在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。
Claims (10)
1.一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其特征在于，其包括光源提供装置(11)、斩光器(12)、自动变光焊接滤光镜(13)、光电信号转换装置(14)、锁相环放大器(15)、信号采集器(16)、以及控制装置(17)：其中，
所述光源提供装置(11)，提供平行的恒定光源；
所述斩光器(12)，在所述控制装置(17)的控制下，将所述光源提供装置(11)提供的光源变为固定频率的光源；
所述自动变光焊接滤光镜(13)，对通过所述斩光器(12)的固定频率的光源和环境光进行过滤；
所述光电信号转换装置(14)，接收透过所述自动变光焊接滤光镜(13)的光，转换为电信号并传输至所述锁相环放大器(15)；
所述锁相环放大器(15)，接收所述光电信号转换装置(14)的电信号，进行检波，得到与所述斩光器(12)同步频率的电信号，并传输至所述信号采集器(16)；
所述信号采集器(16)，采集所述锁相环放大器(15)输出的电信号，转换为数字信号，并传输至所述控制装置(17)；
所述控制装置(17)，控制所述斩光器(12)的频率并将所述斩光器(12)的频率同步至所述锁相环放大器(15)，接收并处理所述信号采集器(16)的数字信号，计算出遮光号。
2.根据权利要求1所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其特征在于，所述光源提供装置(11)包括标准光源(111)以及透镜(112)，所述透镜(112)将所述标准光源(111)提供的发散光源变为平行的恒定光源。
3.根据权利要求2所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其特征在于，所述标准光源(111)提供的光源为色温2856K的光源。
4.根据权利要求2所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其特征在于，所述标准光源(111)和所述透镜(112)之间通过第一光纤(113)传输光源。
5.根据权利要求1所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其特征在于，所述光电信号转换装置(14)包括相连接的光电传感器(141)以及电流前置放大器(142)，其中，所述光电传感器(141)接收透过所述自动变光焊接滤光镜(13)的光信号，转换为电流信号后传输至所述电流前置放大器(142)；所述电流前置放大器(142)将所述光电传感器(141)的电流信号转换为电压信号并传输至所述锁相环放大器(15)。
6.根据权利要求5所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其特征在于，所述自动变光焊接滤光镜(13)和所述光电传感器(141)之间通过第二光纤(143)传输光源。
7.根据权利要求1所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置，其特征在于，所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置(1)还包括与所述控制装置(17)连接的显示器(18)，所述显示器(18)显示所述遮光号。
8.一种自动变光焊接滤光镜遮光号检测方法，其特征在于，利用权利要求1至7任一项所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置(1)，所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测方法包括以下步骤：
步骤一、光源提供装置(11)提供平行的恒定光源；
步骤二、斩光器(12)将所述光源提供装置(11)提供的光源变为固定频率的光源；
步骤三、自动变光焊接滤光镜(13)对通过所述斩光器(12)的固定频率的光源和环境光进行过滤；
步骤四、光电信号转换装置(14)接收透过所述自动变光焊接滤光镜(13)的光并转换为电信号；
步骤五、锁相环放大器(15)接收所述光电信号转换装置(14)的电信号，进行检波，得到与所述斩光器(12)同步频率的电信号；
步骤六、信号采集器(16)采集所述锁相环放大器(15)输出的电信号，转换为数字信号；
步骤七、控制装置(17)接收并处理所述信号采集器(16)的数字信号，计算出遮光号。
9.根据权利要求8所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测方法，其特征在于，所述步骤七还包括：所述自动变光焊接滤光镜遮光号检测装置(1)设有显示器(18)，所述显示器(18)显示所述遮光号。
10.根据权利要求8所述的自动变光焊接滤光镜遮光号检测方法，其特征在于，所述遮光号按式(1)计算：
式(1)中：
N——遮光号；
τv——可见光透射比。
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2018
- 2018-05-25 CN CN201810517639.5A patent/CN108489714B/zh active Active
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN108489714B (zh) | 2024-01-12 |
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