CN115343897A - 一种水冷却的电弧增材熔池视觉ccd监控辅助散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，包括用于封装视觉CCD相机的外壳，外壳内安装有对视觉CCD相机进行换热的水冷块，水冷块与可变流量水泵相连，可变流量水泵连接有PID控制器，PID控制器与视觉CCD相机之间连接有温度传感器，实时检测视觉CCD相机工作温度，驱动PID控制器控制水泵的水流量进行散热调节。本发明结构简单、设计合理，视觉CCD相机在高温电弧环境中长时间连续工作时无法及时散失的热量被水循环不断带走，使相机工作温度保持在温度阈值以下，避免因长时间高温环境导致视觉CCD相机非正常工作或死机。

Description

一种水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置

技术领域

本发明涉及工业机器人电弧增材制造技术领域，尤其是一种水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，适用于长时间(数小时以上)连续的电弧增材制造监控需求。

背景技术

在机器人电弧增材过程中，为了减少人眼观察高温弧光带来的视觉疲劳和损伤，通常需要使用工业CCD相机进行在线监控，清晰地观察电弧形态、熔池流动、飞溅状态。工业CCD相机不仅可以清晰观察电弧、熔池、飞溅和周围环境的实时变化，而且后续还可以通过对存储的熔池图像进行处理实现增材状态和缺陷的诊断分析，更好的帮助增材操作人员远程在线了解增材过程状态、调控增材参数、及时发现和修复增材缺陷，避免不必要的损失和材料浪费。

但是，为了清楚的观察高温电弧、熔池，工业CCD相机往往需要距离电弧和熔池区域较近(通常为10～20cm)，高温电弧和熔池的热量会通过热辐射传导至工业CCD相机外壳，同时工业CCD相机工作时自身也会产生较大热量，破坏了工业CCD相机的热平衡状态。特别是，大型结构件中电弧增材制造往往需要连续增材数小时至数天，甚至时几个月以上，这就导致CCD相机工作时热量的长时累积得不到散失，使得相机芯片温度升高，达到甚至超过工业CCD相机许用温度，工业CCD相机温度烫手，造成工业CCD相机死机或者画质受影响，缩短CCD相机使用寿命。因此，面向于电弧增材制造熔池视觉监控需求，设计工业CCD相机的辅助散热装置具有一定的实际意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种水冷降温的工业CCD相机辅助散热装置，通过水冷却不断散热，以解决上述背景技术中提出的CCD相机在长时间电弧增材制造高温热源影响下，相机的温度升高影响相机内部的电路和芯片的稳定性，甚至会缩短相机使用寿命的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，包括用于封装视觉CCD相机的外壳，外壳由铝合金材料制成，所述的外壳内安装有对视觉CCD相机进行换热的水冷块，所述的水冷块与可变流量水泵相连，所述的可变流量水泵连接有PID控制器，视觉CCD相机表面贴有温度传感器，实时检测视觉CCD相机工作时的温度，并数显实时温度，温度传感器与PID控制器的输入端相连，所述的水冷块上设置进水嘴和出水嘴，所述的进水嘴和出水嘴分别通过水管与可变流量水泵的出水口和进水口相连通。

进一步，所述的外壳由矩形凸台、套筒和端盖构成，所述的矩形凸台包括C形外壳和侧盖，C形外壳上开设相机口，C形外壳内设置位于中心的相机固定位和两侧的水冷块固定位。

进一步，所述的相机固定位包括设置于C形外壳内底部的凸台和顶部的限位槽，视觉CCD相机通过螺丝孔固定于凸台平面上。

进一步，所述的水冷块固定位与侧盖构成水冷块固定槽，C形外壳端面上开设水冷块水嘴通孔。

进一步，所述的矩形凸台表面采用散热鳍样式，增加散热表面积。

进一步，所述的视觉CCD相机与水冷块通过涂抹导热硅胶进行传热。

进一步，所述的C形外壳与侧盖通过螺钉固定。

进一步，所述的水冷块设为视觉CCD相机左右两侧各一个，所述的进水嘴和出水嘴分别位于水冷块的上方和下方。

进一步，所述的PID控制器的输入端来自温度传感器测定的温度，输出端连接可变流量水泵用于控制水流量，PID控制器通过比较实时温度与设定阈值温度的差值，依据差值自动控制水泵流量，提高水流量加速视觉CCD相机外壳降温。

本发明的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其有益效果是：通过水冷散热作用，解决电弧增材制造中视觉CCD相机长时间监测熔池因温度过高导致相机死机或功能异常问题。本发明结构简单、设计合理，当视觉CCD相机使用时，温度传感器实时检测视觉CCD相机工作温度，并数显于PID控制器上，当视觉CCD相机温度超过指定阈值温度时PID控制器驱动可变流量水泵改变水冷块中冷却水流量，加速散热作用，降低视觉CCD相机工作温度，如此往复进行，视觉CCD相机由于长时间接触高温电弧热源而产生的热量会被流动水的循环不断带走，使视觉CCD相机工作的温度保持阈值以下，避免因高温导致的CCD相机内部零件的损坏或死机。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的结构示意图；

图2是C形外壳的结构示意图；

图3是C形外壳的端面结构示意图；

图4是侧盖的结构示意图；

图中：11.套筒、12.端盖、13.矩形凸台、131.C形外壳、132.凸台、133.相机口、134.限位槽、135.水冷块水嘴通孔、136.侧盖、137.水冷块固定位、21.进水嘴、22.出水嘴、3.视觉CCD相机、4.温度传感器、5.PID控制器、6.可变流量水泵。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图所示的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，包括用于封装视觉CCD相机3的外壳，视觉CCD相机3、镜头、防飞溅玻璃片可整体封装于外壳内，起到电弧增材中防尘、防飞溅的作用，外壳由铝合金材料制成，铝合金材料质量轻，且其导热效果、成本以及获取途径都优于其他金属导热材料。外壳内安装有对视觉CCD相机3进行换热的水冷块，视觉CCD相机3与水冷块通过涂抹导热硅胶进行传热。水冷块与可变流量水泵6相连，可变流量水泵6连接有PID控制器5，视觉CCD相机3表面贴有温度传感器4，实时检测视觉CCD相机3工作时的温度，并数显实时温度，温度传感器4与PID控制器5的输入端相连，水冷块上设置进水嘴21和出水嘴22，进水嘴21和出水嘴22分别通过水管与可变流量水泵6的出水口和进水口相连通。

外壳由矩形凸台13、套筒11和端盖12构成，矩形凸台13包括C形外壳131和侧盖136，C形外壳131上开设相机口133，C形外壳131内设置位于中心的相机固定位和两侧的水冷块固定位137，两侧水冷块固定位137上各安装一个水冷块，进水嘴21和出水嘴22分别位于水冷块的上方和下方。

相机固定位包括设置于C形外壳131内底部的凸台132和顶部的限位槽134，视觉CCD相机3通过螺丝孔固定于凸台132平面上。

C形外壳131与侧盖136通过螺钉固定，水冷块固定位137与侧盖136构成水冷块固定槽，C形外壳131端面上开设水冷块水嘴通孔135。

矩形凸台13表面采用散热鳍样式，增加散热表面积。

PID控制器5的输入端来自温度传感器4测定的温度，输出端连接可变流量水泵6用于控制水流量，PID控制器5通过比较实时温度与设定阈值温度的差值，依据差值自动控制水泵流量，提高水流量加速视觉CCD相机外壳降温。

本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，接通外部电源，在可变流量水泵6的作用下，冷水通过进水嘴21进入水冷块的空腔中，带走相机因接近高温电弧和熔池热源以及自身发热所产生的热量，降温过的水从出水嘴22流出，达到冷却视觉CCD相机的作用，当停止使用时，关闭电源即可，使用方便快捷。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (9)

1.一种水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：包括用于封装视觉CCD相机(3)的外壳，所述的外壳内安装有对视觉CCD相机(3)进行换热的水冷块，所述的水冷块与可变流量水泵(6)相连，所述的可变流量水泵(6)连接有PID控制器(5)，视觉CCD相机(3)表面贴有温度传感器(4)，温度传感器(4)与PID控制器(5)的输入端相连，所述的水冷块上设置进水嘴(21)和出水嘴(22)，所述的进水嘴(21)和出水嘴(22)分别通过水管与可变流量水泵(6)的出水口和进水口相连通。

2.根据权利要求1所述的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：所述的外壳由矩形凸台(13)、套筒(11)和端盖(12)构成，所述的矩形凸台(13)包括C形外壳(131)和侧盖(136)，C形外壳(131)上开设相机口(133)，C形外壳(131)内设置位于中心的相机固定位和两侧的水冷块固定位(137)。

3.根据权利要求2所述的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：所述的相机固定位包括设置于C形外壳内底部的凸台(132)和顶部的限位槽(134)。

4.根据权利要求2所述的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：所述的水冷块固定位(137)与侧盖(136)构成水冷块固定槽，C形外壳端面上开设水冷块水嘴通孔(135)。

5.根据权利要求2所述的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：所述的矩形凸台(13)表面采用散热鳍样式，增加散热表面积。

6.根据权利要求2所述的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：所述的C形外壳(131)与侧盖(136)通过螺钉固定。

7.根据权利要求1所述的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：所述的视觉CCD相机(3)与水冷块通过涂抹导热硅胶进行传热。

8.根据权利要求1所述的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：所述的水冷块设为视觉CCD相机(3)左右两侧各一个，所述的进水嘴(21)和出水嘴(22)分别位于水冷块的上方和下方。

9.根据权利要求1所述的水冷却的电弧增材熔池视觉CCD监控辅助散热装置，其特征是：所述的PID控制器(5)的输入端来自温度传感器(4)测定的温度，输出端连接可变流量水泵(6)用于控制水流量。

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