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科天健长时间高速摄像系统在焊接与激光加工中的应用

来源: 作者:admin 点击:90

焊接与激光加工是一个电、光、热、力等综合作用下的非平衡的、瞬变复杂的物理化学过程,表面特征会时刻伴随焊接状态产生急剧变化。不同于常见高速运动过程,焊接与激光加工过程除了瞬变快的特点,还同时存在高温、强光、强磁场、烟尘和飞溅等各种干扰因素。


为实现焊接生产与激光加工的机械化和自动化,科技人员不断地致力于开发机械、机电、电磁、电容、超声、红外、光电、激光、视觉、电弧、光谱等多种形式的弧焊传感器,事实上人类感知外界环境80%以上是通过视觉得到的,视觉传感具有独特优势。




形象直观

焊接与激光加工过程中许多裸眼无法观察的试验现象或试验对象,可借助高速摄像技术转换成适宜观察的图像等可视化模式,形象直观地表达焊接与激光加工过程。不仅有助于全面深入地认识焊接内在机理和机制,而且可为焊接材料、焊接工艺和焊接结构的优化设计、焊接与激光加工过程的实时控制、焊接结构的健康评价等提供依据。


非接触式

无需与控制对象接触,不会对焊接与激光加工过程和焊接质量造成影响,并且能够获取更为丰富的焊接与激光加工过程信息,例如熔池、熔滴、等离子体、激光匙孔、飞溅等图像信息,这就为后续焊接物理变化以及焊接与激光加工过程控制技术的研究提供了有效的原始信息。此外,可视化技术的控制精度高、灵敏度强,可有效抵抗电磁干扰,是目前最有发展前途的焊接关联技术之一。


高速摄像技术在焊接与激光加工中的实际应用

北京工业大学陈志翔等人利用高速图像与工艺参数同步采集系统,研究了焊接过程中电弧、熔滴过渡或熔池等动态行为。系统包括Acuteye高速摄像机、同步信号发生器、高速数据采集装置及图像与波形同步播放软件。同步信号发生器可适用于20~200000帧/秒的高速摄像同步与触发控制。基于PC的数据采集装置,在200 kHz采样频率下可实现4路焊接参数的同步采集。结果表明,系统可作为焊接材料、工艺性能、过程控制等研究中对动态过程进行记录与分析的有力工具。哈尔滨工业大学郭宁等人利用X射线不易发生反射、折射的特点,结合Acuteye相机,搭建了X射线高速成像系统。该系统有效解决了水下焊接气泡干扰问题,获得了清晰的熔滴过渡图像,并建立电弧长度与焊接电流、电压等参数之间的联系。实验结果发现,水下湿法药芯焊丝常见过渡形式有:排除过渡、固体短路过渡和表面张力过渡,其中排除过渡和固体短路过渡对焊接与激光加工过程稳定性影响较大,应加以抑制。


科天健高速摄像系统功能与特性

湖南科天健光电技术有限公司经过多年的技术沉淀与行业经验积累,自主研发了Acuteye高速图像系统V4.0,解决了焊接与激光加工过程难以拍摄清晰的问题。




本套系统涵盖Acuteye高动态相机、独特的成像光路设计、自研安全型专用光源、高度集成便携式工控机、长时间实时图像存储技术等,实现了焊接/激光加工过程的可视化,实时记录某一瞬时状态或全部历程,可清晰捕捉到焊丝/粉末运动、熔滴过渡/激光匙孔、电弧/等离子形貌、熔池脉动、飞溅等耦合行为,为研究相关现象、规律和机理提供可靠依据。其特性如下:


可视化

有效克服了焊接与激光加工过程中强光等干扰,实现了形象直观地表达焊接与激光加工过程的目的。基于清晰捕捉的熔池流动、电弧特性、匙孔变化、熔滴过渡、飞溅等图像数据,可助用户建立复合关联识别,获得对焊接/激光加工的复合影响机制的宏观认知。


大容量

存储容量高达2TB,使得在百万像素2000帧/秒的拍摄参数下可连续拍摄15分钟。可轻松满足整段焊缝成型与多层增材制造的全程拍摄需求;更不会因为存储空间不足需要时时导数据而打断试验进度。


宽应用

一机多用,本系统不局限于某一种工艺,可同时满足多种焊接/激光加工工艺的拍摄要求,还可延伸用于材料拉伸、机械加工等非焊接/激光加工领域的应用。


易操作

中文操作软件,界面友好;便携式工控机,与显示屏/键盘/专用光源等连体设计,携带方便,现场连线简单、操作快捷。


可定制

可根据客户需求或现场环境,定制最合理的产品配置方案,大大增加了本系统在焊接/激光加工领域的适应性。


科天健高速摄像系统已广泛应用于高校科研院所及航空、核工业、造船、车体及机械制造等工业领域,为我国焊接与激光加工关键技术发展提供了助推作用。