CN212526449U - 气保焊枪出气状态可视化系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种气保焊枪出气状态可视化系统，其气保焊枪出气子系统通过供气装置、加热温控装置向气保焊枪提供一定流量和温度的检测气体并由气保焊枪喷出形成出气气流；其出气状态光学检测子系统通过以Z字形分布的点光源、第一凹面镜、第二凹面镜和遮挡片组成检测光路，对出气气流进行检测，使点光源发出并经第一凹面镜反射成为平行光线的检测光在穿过检测气体时，在检测气体分子的作用下发生折射，再经第二凹面镜的反射形成聚焦光影，聚焦光影被遮挡片遮挡部分后被检测信息采集成像子系统中的摄像机捕捉，并转变为电信号发送给信息处理装置处理后由显示器显示出气流的状态影像，完成气保焊枪出气状态的可视化表达。

Description

气保焊枪出气状态可视化系统

技术领域

本实用新型涉及一种气保焊枪出气状态可视化系统，属于焊接装备设计制造技术领域。

背景技术

气体保护焊是电弧焊的一种，是指在保护气体的保护下，以电弧作为热源，利用空气放电的物理现象，将电能转换为焊接所需的热能和机械能，从而达到连接金属的目的。

电弧焊是目前应用最为广泛、最为重要的熔焊方法，占焊接生产总量的60％以上。

气保焊枪是气体保护焊设备中的核心部件之一，在进行气体保护焊接时，焊接保护气从气保焊枪中喷出，对焊接区及焊接电弧进行保护。

气体保护焊的实践证明，焊接保护气只有均匀、呈层流状从气保焊枪中喷出，才能有效保护焊接区域和焊接电弧，而只有形成稳定的电弧，才能保证焊接的质量。

焊接保护气由焊接气路供给，因此，焊接保护气路的设计和气路的质量，决定了焊接保护气供给的质量。

气路设计不好或供气质量不好的典型标志是外界氧气的卷入，造成焊道的发黑氧化。

此外，由于气体保护焊工作时通常需要使用多种类型的气体，包括保护气、离子气、送粉气等，因此，气保焊枪中相应的气路管道比较多、焊枪结构比较复杂，在这种情况下，要做到保护气与离子气层流、送粉气对层流不产生干扰或少干扰，就必须对气保焊枪的出口气体状态进行有效的观察控制，及时调整各种气体的供给情况，以此保证焊接的质量。

现有技术中，进行气体保护焊时，对于气保焊枪出口气体状态的判断，主要是通过焊接效果试验来进行的，然而，这种通过焊接效果进行气保焊枪出口气体状态的分析判断方法通常很难把握问题的关键，不容易找到出现问题的症结，因而很难找准问题并有效及时地解决问题，从而影响了气体保护焊接设备研究开发的速度及其效果。

事实证明，只有通过对气保焊枪出口气体状态进行有效的观测检查，才能保证焊枪生产的一致性，提高气保焊枪生产的合格率、确保产品的质量。

因此，为了保证气保焊枪的质量，确保焊枪气路良好，出气形态、流速、层流分配符合规定要求，需要对气保焊枪的气道进行优化设计，并对出厂产品进行严格的质量检测，而要达到这一目的，首先要实现气保焊枪出口气体状态的可视化观测。

然而，众所周知，常用的氩气、氦气、二氧化碳气等这类焊接保护气体都是无色透明的、通常状态下是不可见的。

为了使保护气体可见，在一些场合，有人利用液氮或干冰将水汽凝结成水雾，或者利用烟饼产生烟雾以帮助对保护气体进行观测，但是，由于焊接保护气体的流量通常为10～ 20L/min，气体在这样高速的流动情况下，采用上述方法进行观测，其效果不佳；

此外，液氮或干冰这类超低温的气体对焊接设备也有影响，而烟饼之类还可能对焊接设备造成损害，并污染环境周围。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型实施例提供一种气保焊枪出气状态可视化系统，目的在于：

通过本实用新型提供的气保焊枪出气状态可视化系统将气保焊枪的出气状态进行可视化表达，从而实现对气保焊枪出气状态的直接观测，以便优化气保焊枪的结构设计、控制气保焊枪的产品质量、方便快捷调整气保焊枪的工作状态，保证焊接的质量。

为达上述目的，本实用新型实施例提供如下的技术方案：

一种气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于，包括：

气保焊枪出气子系统、出气状态光学检测子系统、检测信息采集成像子系统；

所述气保焊枪出气子系统包括供气装置、加热温控装置和气保焊枪，所述供气装置与所述加热温控装置连接，所述加热温控装置通过气路与所述气保焊枪连接；

所述出气状态光学检测子系统包括点光源、第一凹面镜、第二凹面镜和遮挡片，所述第一凹面镜与所述第二凹面镜平行设置在所述气保焊枪枪口的两侧，所述点光源设置在所述第一凹面镜与所述第二凹面镜连线的一则，所述遮挡片设置在所述第一凹面镜与所述第二凹面镜连线的另一则，所述点光源与所述第一凹面镜、所述第二凹面镜和所述遮挡片之间呈Z字形分布，

所述检测信息采集成像子系统包括摄像机、信息处理装置和显示器，所述摄像机设置在所述遮挡片的后方，所述摄像机的镜头对准所述第二凹面镜的镜面，且所述摄像机与所述信息处理装置信息联通，所述信息处理装置同时与所述显示器信息联通；

所述供气装置的将检测气体送入所述加热温控装置内进行加热，经加热后的所述检测气体从所述气保焊枪的枪口中喷出形成穿越所述第一凹面镜与所述第一凹面镜连线的出气气流；

所述点光源射出光线经所述第一凹面镜上反射成为平行光线，所述平行光线穿过所述出气气流时经所述出气气流内的气体分子折射后形成折射光线到达所述第二凹面镜的镜面，所述第二凹面镜反射所述折射光线到达所述遮挡片处聚焦形成聚焦光影；

所述聚焦光影的一部分被所述遮挡片遮挡，所述聚焦光影的另一部分进入所述摄像机的镜头后转变成为电信号发送给所述信息处理装置，所述信息处理装置将所述电信号处理后发送给所述显示器显示出所述出气气流状态的影像。

进一步的，所述点光源包括发光体、凸透镜和光阑，所述发光体通电后发出散射光线，所述散射光线经所述凸透镜聚光后从所述光阑的狭缝中射出打在所述第一凹面镜上反射成为平行光线。

进一步的，所述发光体为LED灯，所述LED灯的功率为10～20W。

进一步的，所述第一凹面镜的焦距与所述第二凹面镜的焦距相同。

进一步的，所述出气气流的温度为50～150℃，所述出气气流的流量为0～20L/min。

进一步的，所述供气装置包括气瓶和流量计，所述加热温控装置包括加热枪和温控器，所述气瓶通过所述流量计与所述加热枪连接，所述加热枪通过气路与所述气保焊枪连接，所述温控器与所述加热枪连接。

进一步的：

所述加热枪的外壳为不锈钢筒体，所述不锈钢筒体内包含加热丝，所述加热丝通电后发热用以加热通过所述加热枪的检测气体；

所述温控器与所述加热枪串接，所述温控器用于控制所述加热枪的加热功率，进而控制流出所述加热枪的所述检测气体温度。

进一步的，所述摄像机为CCD/CMOS摄像机或高速摄像机。

与现有技术相比，本实用新型实施例有益效果及显著进步在于：

1)本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，包括了气保焊枪出气子系统、出气状态光学检测子系统、检测信息采集成像子系统；

气保焊枪出气子系统通过供气装置、加热温控装置向气保焊枪提供一定流量和一定温度的检测气体，使检测气体从气保焊枪的枪口中喷出形成出气气流；

出气状态光学检测子系统通过以Z字形分布的点光源、第一凹面镜、第二凹面镜和遮挡片组成检测光路，对出气气流进行检测，使点光源发出并经第一凹面镜反射成为平行光线的检测光在穿过检测气体时，在检测气体分子的作用下发生折射，再经第二凹面镜的反射，其被遮挡片遮挡后剩余的聚焦光影部分光线被检测信息采集成像子系统中的摄像机捕捉并转变为电信号发送给信息处理装置；

信息处理装置对这些由摄像机捕捉并转变为电信号的信息进行处理后发送给显示器，显示出出气气流的状态影像，即完成气保焊枪出气状态的可视化表达；

2)本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，设计思想新颖独特，系统设置简单有效，创造性地利用了气体流动时自身密度的变化能够导致穿越所述流动气体的平行光线发生折射、且平行光线在流动气体中的折射率梯度正比于流动气体的气体密度这一原理，使得气体保护焊中常用的透明气体，如焊接保护气，在流动时产生的密度变化，能够以穿越其中的平行光线的折射方式被记录和可视化表达出来，从而应用于从气保焊枪出气状态的直接观测；

3)采用本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，能够获得气保焊枪出气状态的高清晰度影像，用于优化气保焊枪的设计、控制气保焊枪的质量、调整气保焊枪的工作状态，保证焊接的质量；

4)本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，工作时采用的检测气体温度为50～150℃之间，这样的气体温度对气保焊枪无损伤，且出气状态光学检测子系统和检测信息采集成像子系统与气保焊枪无接触，不会对气保焊枪造成伤害，此外，整个系统工作时不涉及干冰、液氮、烟饼等可能对气保焊枪造成损伤和周围环境造成污染的介质，安全环保；

5)本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，通过检测光线与流动气流密度之间建立的对应关系，为其他无色气体的流动状态或密度情况的可视化检测提供了思路和方法，具有开创性和启发性，因此，极具社会效益和推广应用价值。

附图说明

为更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对本实用新型的实施例所需使用的附图作一简单介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本实用新型中的部分实施例的附图，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但这些其他的附图同样属于本实用新型实施例所需使用的附图之内。

图1为本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统中出气状态光学检测子系统的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统中加热温控装置的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统的使用方法示意框图。

图中：

10-气保焊枪出气子系统，11-供气装置、111-气瓶、112-流量计，12-加热温控装置、121- 加热枪、122-温控器，13-气保焊枪；

20-出气状态光学检测子系统，21-点光源、211-发光体、212-凸透镜、213-光阑，22-第一凹面镜，23-第二凹面镜，24-遮挡片；

30-检测信息采集成像子系统，31-摄像机，32-信息处理装置，33-显示器。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案、有益效果及显著进步更加清楚，下面，将结合本实用新型实施例中所提供的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所有描述的这些实施例仅是本实用新型的部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是：

本实用新型的说明书和权利要求书以及本实用新型实施例附图中的术语“首先”、“其次”等，仅是用于区别不同的对象，而非用于描述特定的顺序；此外，术语“包括”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

需要理解的是：

在本实用新型实施例的描述中，使用到的一些指示性方位或位置用词，仅为基于本实用新型实施例附图所示的方位或位置关系，是为了便于描述本实用新型的实施例和简化说明，而不是指示或暗示所述的装置或元件必须具有的特定方位、特定的方位构造和操作，因此，不能理解为是对本实用新型的限制。

在本实用新型中：

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接或活动连接，还可以是有线或无线通讯连接，亦可是成为一体；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

还需要说明的是：

以下的具体实施例可以相互结合，对于其中相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。

下面，以具体的实施例对本实用新型的技术方案进行详细说明。

实施例

本实施例提供一种气保焊枪出气状态可视化系统。

如图1本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统结构示意图，以及图2本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统中出气状态光学检测子系统的结构示意图所示：

一种气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于，包括：

气保焊枪出气子系统10、出气状态光学检测子系统20、检测信息采集成像子系统30；

气保焊枪出气子系统10包括供气装置11、加热温控装置12和气保焊枪13，供气装置 11与加热温控装置12连接，加热温控装置12通过气路与气保焊枪13连接；

出气状态光学检测子系统20包括点光源21、第一凹面镜22、第二凹面镜23和遮挡片 24，第一凹面镜22与第二凹面镜23平行设置在气保焊枪11枪口的两侧，点光源21设置在第一凹面镜22与第二凹面镜23连线的一则，遮挡片24设置在第一凹面镜22与第二凹面镜23连线的另一则，点光源21与第一凹面镜22、第二凹面镜23和遮挡片24之间呈Z 字形分布；

检测信息采集成像子系统30包括摄像机31、信息处理装置32和显示器33，摄像机31 设置在遮挡片24的后方，摄像机31的镜头对准第二凹面镜23的镜面，且摄像机31与信息处理装置31信息联通，信息处理装置32同时与显示器33信息联通；

供气装置11的将检测气体送入加热温控装置12内进行加热，经加热后的检测气体从气保焊枪13的枪口中喷出形成穿越第一凹面镜22与第一凹面镜23连线的出气气流；

点光源21射出光线经第一凹面镜22上反射成为平行光线，平行光线穿过出气气流时经出气气流内的气体分子折射后形成折射光线到达第二凹面镜23的镜面，第二凹面镜23反射折射光线到达遮挡片24处聚焦形成聚焦光影；

聚焦光影的一部分被遮挡片24遮挡，聚焦光影的另一部分进入摄像机31的镜头后转变成为电信号发送给信息处理装置32，信息处理装置32将电信号处理后发送给显示器33显示出出气气流状态的影像。

作为一种可选的技术方案，本实施例中：

点光源21可以是一种包括了发光体211、凸透镜212和光阑213的装置，其中，发光体211通电后发出散射光线，散射光线经凸透镜212聚光后从光阑213的狭缝中射出打在第一凹面镜22上反射成为平行光线。

进一步的，点光源21中的发光体211可以为LED灯，LED灯的功率为10～20W。

本实施例中，供气装置11包括气瓶111和流量计112，加热温控装置12包括加热枪121和温控器122，气瓶111通过流量计112与加热枪121连接，加热枪121通过气路与气保焊枪13连接，温控器122与加热枪121连接。

进一步的，如图3本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统中加热温控装置的结构示意图所示：

加热枪121的外壳为不锈钢筒体，不锈钢筒体内包含加热丝，加热丝通电后发热用以加热通过加热枪121的检测气体；

温控器122与加热枪121串接，温控器122用于控制加热枪121的加热功率，进而控制流出加热枪121的检测气体温度。

此外，上述实施例中：

第一凹面镜22的焦距与第二凹面镜23的焦距相同；

摄像机31可以为CCD/CMOS摄像机或高速摄像机。

本实施例工作时：

出气气流的温度控制在50～150℃范围内，出气气流的流量控制为0～20L/min；

信息处理装置32通过图像处理软件对摄像机31送给的电信号进行线性对比度扩展和均匀化处理。

从上述描述中可知：

本实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，包括了气保焊枪出气子系统、出气状态光学检测子系统、检测信息采集成像子系统；

气保焊枪出气子系统通过供气装置、加热温控装置向气保焊枪提供一定流量和一定温度的检测气体，使检测气体从气保焊枪的枪口中喷出形成出气气流；

出气状态光学检测子系统通过以Z字形分布的点光源、第一凹面镜、第二凹面镜和遮挡片组成检测光路，对出气气流进行检测，使点光源发出并经第一凹面镜反射成为平行光线的检测光在穿过检测气体时，在检测气体分子的作用下发生折射，再经第二凹面镜的反射，其被遮挡片遮挡后剩余的聚焦光影部分光线被检测信息采集成像子系统中的摄像机捕捉并转变为电信号发送给信息处理装置；

信息处理装置对这些由摄像机捕捉并转变为电信号的信息进行处理后发送给显示器，显示出出气气流的状态影像，即完成气保焊枪出气状态的可视化表达。

如图4本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统的使用方法示意框图所示：

上述实施例所提供的气保焊枪出气状态可视化系统是通过如下方式进行实际使用，达到其设计目的的，其使用方法具体包括如下步骤：

S10)建立气保焊枪出气子系统，具体包括：

将供气装置与加热温控装置连接，将加热温控装置与气保焊枪连接；或

将供气装置中的气瓶与供气装置中的流量计进行连接，将流量计与加热温控装置中的加热枪连接，将加热枪通过气路与气保焊枪连接，且将加热温控装置中的温控器与加热枪连接；

S20)建立出气状态光学检测子系统，具体包括：

S21)将第一凹面镜与第二凹面镜平行设置在气保焊枪枪口的两侧；

S22)将点光源设置在第一凹面镜与第二凹面镜连线的一则，将遮挡片设置在第一凹面镜与第二凹面镜连线的另一则，使点光源与第一凹面镜、第二凹面镜和遮挡片相互间呈Z 字形分布；或

将凸透镜设置在发光体的一侧、将光阑设置在以发光体为中心的凸透镜的外侧以此组成点光源，然后，将此点光源设置在第一凹面镜与第二凹面镜连线的一则，将遮挡片设置在第一凹面镜与第二凹面镜连线的另一则，使点光源与第一凹面镜、第二凹面镜和遮挡片相互间呈Z字形分布；

S30)建立检测信息采集成像子系统，具体包括：

S31)将摄像机设置在遮挡片的后方，且使摄像机的镜头对准第二凹面镜的镜面；

S32)将摄像机与信息处理装置进行信息联通；

S33)将信息处理装置与显示器完成信息联通；

S40)进行气保焊枪出气状态的可视化检测，具体包括：

S41)打开供气装置和加热温控装置，使检测气体以0～20L/min的流量从供气装置中流出，再经加热温控装置加热至50～150℃后，从气保焊枪的枪口中喷出，形成穿越第一凹面镜与第一凹面镜连线的出气气流；或

打开气瓶和温控器以及加热枪，使检测气体通过流量计的调节以0～20L/min的流量从气瓶中流出进入加热枪，温控器调节和控制加热枪的温度，使检测气体经加热枪的加热后温度控制在50～150℃之间，然后从气保焊枪的枪口中喷出形成穿越第一凹面镜与第一凹面镜连线的出气气流；

S42)打开点光源，让点光源射出的光线打在第一凹面镜上反射成为平行光线，让平行光线穿过出气气流形成折射光线并到达第二凹面镜的镜面，第二凹面镜将折射光线反射到达遮挡片处聚焦形成聚焦光影；或

打开发光体，使发光体通电后发出散射光线，且让散射光线经凸透镜聚光后从光阑的狭缝中射出打在第一凹面镜上反射成为平行光线，让平行光线穿过出气气流形成折射光线并到达第二凹面镜的镜面，第二凹面镜将折射光线反射到达遮挡片处聚焦形成聚焦光影；

S43)调整遮挡片使聚焦光影的1/3～2/3被遮挡；

S44)调整摄像机的镜头，使未被遮挡片遮挡的聚焦光影进入摄像机的镜头后转变成为电信号发送给信息处理装置；

S45)所述信息处理装置将所述电信号处理后发送给所述显示器显示出所述出气气流状态的影像，完成所述气保焊枪出气状态的可视化表达；或

所述信息处理装置将所述电信号通过图像处理软件进行线性对比度扩展和均匀化处理，然后发送给所述显示器显示出所述出气气流状态的影像，完成所述气保焊枪出气状态的可视化表达。

具体实施案例

为更好地帮助理解本实用新型提供的技术方案，以下，将结合说明书附图所示提供一个具体实施案例，来进一步进行说明本实用新型实施例提供的气保焊枪出气状态可视化系统和实施结果。

首先，按图1、图2、图3和图4所示：

通过气瓶111、流量计112、加热枪121、温控器122和气保焊枪13完成气保焊枪出气子系统的组建；

通过发光体211、凸透镜212、光阑213组成点光源21，并进一步通过第一凹面镜22、第二凹面镜23和遮挡片24完成出气状态光学检测子系统的组建；

通过摄像机31、信息处理装置32和显示器33完成检测信息采集成像子系统的组建，以此构建起气保焊枪出气状态可视化系统；其中：

加热枪121的外壳为不锈钢制筒体，内含一定阻值的精钢发热丝，通电时发热丝发热，加热通入加热枪121的检测气体；

温控器122与加热枪121串联，通过调节温控器122内电阻，调节流入加热枪121的电流，从而达到控制检测气体出气温度的目的；

气保焊枪13为高熔深TIG焊枪S-TIG；

检测气体采用气瓶111灌装的气体保护焊常用的保护气体纯氩气，且氩气以0～20L/min 的流量进入加热枪121，加热后的氩气通入S-TIG焊枪入气口，之后从S-TIG焊枪的出气口喷出，喷出的气体置于出气状态光学检测子系统进行光学检测；

点光源21中的发光体211为15W的LED小灯，点光源21中还包括一个凸透镜212和一个狭缝光阑213，LED灯泡的散射光经凸透镜212聚光后，从光阑的狭缝中射出，之后光线经两个焦距均为1.5m第一凹面镜22、第二凹面镜23的反射、折射和聚焦，并由薄遮片 24的边缘遮挡部分聚焦光影，未遮挡的部分聚焦光影的光线进入摄像机31镜头；

在此过程中，适当调整遮挡片位置以达到一定的遮光量，通常，遮挡片应遮挡1/3～2/3 的聚焦光影，本实施案例中，遮挡片遮挡1/2的聚焦光影；

此外，还应适当调整摄像机的镜头焦距，使摄像机的镜头聚焦于焊枪气体出口的附近，并轻微调整摄像机镜头光圈和曝光时间，使成像亮度适宜。

待气保焊枪13的出口气体温度升至约60℃时，就可利用摄像机拍摄从气保焊枪13喷出的气体，一般来说，气保焊枪13出口气体温度在50～150℃范围内，都可以清晰成像。

摄像机可以是普通CCD/CMOS摄像机，也可以是高速摄像机，当使用高速摄像机时，可以记录气体瞬时的动态效果。

本实施案例中，用高速摄像机进行拍摄，气保焊枪13出口处的出气状态经信息处理装置32的处理在显示器33中显示出可视化图像；

在上述过程中，当气保焊枪13的气体流量较小、检测气体加热不够，或者系统调整及曝光不到位，都可能造成显像效果不佳，此时，可以通过在信息处理装置32中运行图片处理软件，如Photoshop等对图像进行线性对比度扩展和均匀化处理，可以提高显像的清晰度。

综上所述，可以看出：

首先，本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，通过气保焊枪出气子系统、出气状态光学检测子系统、检测信息采集成像子系统的集合和应用，可以从显示器或白屏上显示出出气气流的状态影像，即完成气保焊枪出气状态的可视化表达；

其次，本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，设计思想新颖独特，系统设置简单有效，创造性地利用了气体流动时自身密度的变化能够导致穿越所述流动气体的平行光线发生折射、且平行光线在流动气体中的折射率梯度正比于流动气体的气体密度这一原理，使得气体保护焊中常用的透明气体，如焊接保护气，在流动时产生的密度变化，能够以穿越其中的平行光线的折射方式被记录和可视化表达出来，从而应用于从气保焊枪出气状态的直接观测；

再次，采用本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，能够获得气保焊枪出气状态的高清晰度影像，用于优化气保焊枪的设计、控制气保焊枪的质量、调整气保焊枪的工作状态，保证焊接的质量；

此外，本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，工作时采用的检测气体温度为50～150℃之间，这样的气体温度对气保焊枪无损伤，且出气状态光学检测子系统和检测信息采集成像子系统与气保焊枪无接触，不会对气保焊枪造成伤害，此外，整个系统工作时不涉及干冰、液氮、烟饼等可能对气保焊枪造成损伤和周围环境造成污染的介质，安全环保；

最后，本实用新型实施例提供的一种气保焊枪出气状态可视化系统，通过检测光线与流动气流密度之间建立的对应关系，为其他无色气体的流动状态或密度情况的可视化检测提供了思路和方法，具有开创性和启发性，因此，极具社会效益和推广应用价值。

在上述说明书的描述过程中：

术语“本实施例”、“本实用新型实施例”、“如……所示”、“进一步的”、“作为一种可选的技术方案”等的描述，意指该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中；

在本说明书中，对上述术语的示意性表述不是必须针对相同的实施例或示例，而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点等可以在任意一个或者多个实施例或示例中以合适的方式结合或组合；

此外，在不产生矛盾的前提下，本领域的普通技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合或组合。

最后应说明的是：

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非是对其的限制，尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，本领域技术人员根据本说明书内容所做出的非本质改进和调整或者替换，均属本实用新型所要求保护的范围。

Claims (8)

1.一种气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于，包括：

气保焊枪出气子系统、出气状态光学检测子系统、检测信息采集成像子系统；

所述气保焊枪出气子系统包括供气装置、加热温控装置和气保焊枪，所述供气装置与所述加热温控装置连接，所述加热温控装置通过气路与所述气保焊枪连接；

所述出气状态光学检测子系统包括点光源、第一凹面镜、第二凹面镜和遮挡片，所述第一凹面镜与所述第二凹面镜平行设置在所述气保焊枪枪口的两侧，所述点光源设置在所述第一凹面镜与所述第二凹面镜连线的一则，所述遮挡片设置在所述第一凹面镜与所述第二凹面镜连线的另一则，所述点光源与所述第一凹面镜、所述第二凹面镜和所述遮挡片之间呈Z字形分布，

所述检测信息采集成像子系统包括摄像机、信息处理装置和显示器，所述摄像机设置在所述遮挡片的后方，所述摄像机的镜头对准所述第二凹面镜的镜面，且所述摄像机与所述信息处理装置信息联通，所述信息处理装置同时与所述显示器信息联通；

所述供气装置的将检测气体送入所述加热温控装置内进行加热，经加热后的所述检测气体从所述气保焊枪的枪口中喷出形成穿越所述第一凹面镜与所述第一凹面镜连线的出气气流；

所述点光源射出光线经所述第一凹面镜上反射成为平行光线，所述平行光线穿过所述出气气流时经所述出气气流内的气体分子折射后形成折射光线到达所述第二凹面镜的镜面，所述第二凹面镜反射所述折射光线到达所述遮挡片处聚焦形成聚焦光影；

所述聚焦光影的一部分被所述遮挡片遮挡，所述聚焦光影的另一部分进入所述摄像机的镜头后转变成为电信号发送给所述信息处理装置，所述信息处理装置将所述电信号处理后发送给所述显示器显示出所述出气气流状态的影像。

2.如权利要求1所述的气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于：所述点光源包括发光体、凸透镜和光阑，所述发光体通电后发出散射光线，所述散射光线经所述凸透镜聚光后从所述光阑的狭缝中射出打在所述第一凹面镜上反射成为平行光线。

3.如权利要求2所述的气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于：所述发光体为LED灯，所述LED灯的功率为10～20W。

4.如权利要求1所述的气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于：所述第一凹面镜的焦距与所述第二凹面镜的焦距相同。

5.如权利要求1所述的气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于：所述出气气流的温度为50～150℃，所述出气气流的流量为0～20L/min。

6.如权利要求1所述的气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于：

所述供气装置包括气瓶和流量计，所述加热温控装置包括加热枪和温控器，所述气瓶通过所述流量计与所述加热枪连接，所述加热枪通过气路与所述气保焊枪连接，所述温控器与所述加热枪连接。

7.如权利要求6所述的气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于：

所述加热枪的外壳为不锈钢筒体，所述不锈钢筒体内包含加热丝，所述加热丝通电后发热用以加热通过所述加热枪的检测气体；

所述温控器与所述加热枪串接，所述温控器用于控制所述加热枪的加热功率，进而控制流出所述加热枪的所述检测气体的温度。

8.如权利要求1所述的气保焊枪出气状态可视化系统，其特征在于：所述摄像机为CCD/CMOS摄像机或高速摄像机。

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