[發(fā)明專利]一種高能束真空熔池檢測系統(tǒng)及其檢測方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 201710187609.8 | 申請日: | 2017-03-27 |
| 公開(公告)號: | CN106908154A | 公開(公告)日: | 2017-06-30 |
| 發(fā)明(設(shè)計)人: | 沈華勤 | 申請(專利權(quán))人: | 杭州雷神激光技術(shù)有限公司 |
| 主分類號: | G01J5/60 | 分類號: | G01J5/60;G01B11/02;B23K15/06;B23K15/00 |
| 代理公司: | 杭州融方專利代理事務(wù)所(普通合伙)33266 | 代理人: | 沈相權(quán) |
| 地址: | 311201 浙江*** | 國省代碼: | 浙江;33 |
| 權(quán)利要求書: | 查看更多 | 說明書: | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 一種 高能 真空 熔池 檢測 系統(tǒng) 及其 方法 | ||
1.一種高能束真空熔池檢測系統(tǒng),包括樣品(1),其特征在于:包括視頻檢測系統(tǒng)(2)、電子束控制系統(tǒng)(3)、雙色溫檢測系統(tǒng)(4)和真空室(5),所述的視頻檢測系統(tǒng)(2)、電子束控制系統(tǒng)(3)、雙色溫檢測系統(tǒng)(4)分別與真空室(5)相連接,所述的視頻檢測系統(tǒng)(2)、電子束控制系統(tǒng)(3)、雙色溫檢測系統(tǒng)(4)分別通過總控制系統(tǒng)(6)控制,所述的樣品(1)設(shè)在真空室(5)中;
所述的真空室(5)上部設(shè)有并與真空室(5)相連通的電子束焊槍管(7),所述的電子束焊槍管(7)的外端設(shè)有與電子束焊槍管(7)相連通的視頻檢測管(8),所述的視頻檢測管(8)中設(shè)有濾光鏡(9),所述的視頻檢測管(8)的外端設(shè)有視頻檢測攝像頭(10),所述的視頻檢測攝像頭(10)與視頻檢測系統(tǒng)(2)相連接,所述的電子束焊槍管(7)中設(shè)有若干反射鏡(11-1、11-2、11-3);
所述的電子束焊槍管(7)的上部設(shè)有電子束焊槍(13),所述的電子束焊槍(13)設(shè)在樣品(1)的正上方,所述的電子束焊槍(7)與電子束控制系統(tǒng)(3)連接,所述的電子束焊槍(13)形成電子束流(14),所述的電子束流(14)照射到樣品(1)表面形成焊接熔池(18);
所述的焊接熔池(18)產(chǎn)生的可見光線(12)通過反射鏡(11)放射、透過濾光鏡(9),讓視頻檢測攝像頭(10)采集到;
所述的真空室(5)上部設(shè)有并與真空室(5)相連通的檢測管(15),所述的檢測管(15)的上部設(shè)有雙色紅外檢測儀器(16),所述的雙色紅外檢測儀器(16)與采集樣品的表面熔池(18)輻射出紅外線(17),所述的雙色紅外檢測儀器(16)與雙色溫檢測系統(tǒng)(4)連接。
采集樣品的表面熔池(18)輻射出紅外線(17),所述的雙色紅外檢測儀器(16)與雙色溫檢測系統(tǒng)(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高能束真空熔池檢測系統(tǒng),其特征在于:所述的反射鏡(11)的數(shù)量為3個,3個反射鏡(11)呈錯位上下分布。
3.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的高能束真空熔池檢測系統(tǒng)的檢測方法,其特征在于按以下步驟進(jìn)行:
(1)、裝配要求:
電子束焊槍管的高度要求:
整個真空室的大小為1400mmX700mmX400mm,放置樣品的工裝在腔體內(nèi)偏下方,在樣品的正上方裝裝電子束腔管,電子束焊槍與樣品的距離控制在160-240mm;
電子束焊槍管中反射鏡包括上反射鏡(11-1)、中反射鏡(11-2)和下反射鏡(11-3),上反射鏡與下反射鏡呈同側(cè)分布,上反射鏡位置與濾光鏡、視頻檢測攝像頭齊平,下反射鏡與中反射鏡中心位置和角度可調(diào),最終需要調(diào)試到熔池的可見光能水平發(fā)出并被攝像頭接受;
雙紅外檢測系統(tǒng)由于檢測儀器不能暴露在高溫環(huán)境中,所以將紅外檢測儀器安裝在腔室外面;
距離電子束腔100mm的位置,在真空室上開一個孔安裝上透明玻璃并保持密封,將檢測管安裝在觀察窗外,檢測管中設(shè)有雙色紅外檢測儀器儀器,雙色紅外檢測儀器儀器斜角在10-45度,以檢測儀能對準(zhǔn)樣品上的熔池為準(zhǔn);
(2)檢測環(huán)境:
工作環(huán)境是高真空(真空度≤0.01Pa)狀態(tài);
高能束(電子束)焊接時焊區(qū)的局部溫度可以驟升到6000℃以上,局部的高溫會使金屬熔化揮發(fā),真空室內(nèi)有金屬微粒,因此紅外檢測儀不能放置在真空室內(nèi);
(3)、熔池形狀的檢測:
采用的是攝像頭視頻檢測法:通過在電子束焊槍管內(nèi),布置若干反射鏡,使得攝像頭能夠拍到熔池正面圖片;
由于高能束熔池亮度很大,因此在光線進(jìn)入攝像頭之前采用濾光鏡對光進(jìn)行過濾,降低亮度;
在視頻檢測控制系統(tǒng)中,通過計算機軟件對圖片中熔池和非熔池區(qū)域進(jìn)行對比,確定出整個熔池的邊緣,從而提取出熔池的最大寬度和最大長度;
(4)、熔池溫度檢測:
電子束焊接熔池是斑點小,能量高,需要將紅外檢測設(shè)備放置在密封腔室外檢測;
這樣紅外光透過密封玻璃傳到檢測設(shè)備使得能量會有一定的衰減;
常規(guī)方法分析:一般的輻射測溫法采用的是單色測溫法,原理是根據(jù)目標(biāo)物波段內(nèi)輻射量來計算出目標(biāo)物的溫度,因此需要要目標(biāo)物輻射范圍充滿視場才準(zhǔn)確測出溫度;因此單色測溫法對于檢測斑點小,并且能量有衰減的目標(biāo)溫度準(zhǔn)確度不高;
本發(fā)明采用雙色測溫法:檢測的是兩個不同波段輻射能量的比值,根據(jù)其比值大小計算出目標(biāo)物的溫度,當(dāng)目標(biāo)物輻射范圍過小,未充滿視場,波能量有衰減時,也能較準(zhǔn)確地計算出物的溫度;
(5)、控制:
總控制系統(tǒng)將測得的形狀參數(shù)和溫度反饋到電子束焊機,從而實時調(diào)節(jié)電子束流偏轉(zhuǎn)線圈和功率,對電子束流方向和密度進(jìn)行控制。
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