[发明专利]基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法

权利要求书

1.基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，其特征在于：包括安装板(1)、调节件(2)、相机一(8)、相机二(9)以及相机三(10)；所述安装板(1)上设置有放置件(6)，所述调节件(2)通过驱动件(3)与安装板(1)活动连接，所述调节件(2)上设置有第一焊机(4)和第二焊机(5)，所述第一焊机(4)和第二焊机(5)与放置件(6)位置相对应，所述第一焊机(4)位于放置件(6)的上方，所述第二焊机(5)位于放置件(6)的侧面，所述相机一(8)和相机二(9)与放置件(6)位置相对应，所述相机三(10)通过连接板(7)与安装板(1)连接，所述相机三(10)位于放置件(6)的上方。

2.根据权利要求1所述的基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，其特征在于：所述第一焊机(4)和第二焊机(5)均通过调节件(2)与安装板(1)活动连接，所述相机三(10)位于放置件(6)的正上方，所述相机一(8)和相机二(9)与放置件(6)高度相对应，所述相机二(9)位于连接板(7)上。

3.根据权利要求2所述的基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，其特征在于：所述第一焊机(4)上设置有上焊头(41)，所述第二焊机(5)上设置有侧焊头(51)，所述相机一(8)、相机二(9)以及相机三(10)均为红外相机。

4.根据权利要求3所述的基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，其特征在于：所述上焊头(41)位于放置件(6)的正上方，所述侧焊头(51)位于放置件(6)的侧面，所述相机一(8)的镜头所在的面和相机二(9)的镜头所在的面垂直，所述侧焊头(51)上设置有垫片(52)，所述相机三(10)的镜头朝向放置件(6)，所述第一焊机(4)的功率大于第二焊机(5)的功率。

5.根据权利要求4所述的基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，其特征在于：所述相机一(8)和相机二(9)的镜头均朝向放置件(6)，所述相机一(8)和相机二(9)分别位于放置件(6)的前后方向上和左右方向上，所述垫片(52)的材质具体为橡胶。

6.基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，其特征在于，该方法通过如下步骤实现：

a)所述相机一(8)和相机二(9)分别记录工件在焊接前两个方向的背景热辐射图像，即前后方向和左右方向，成像的数据是二维强度分布；为叙述方便，我们将该数据分别标记为B1和B2；

b)随机挑选数个待焊接工件，在不同焊接参数下对多个工件分别焊接，所述相机一(8)和相机二(9)分别记录焊接过程中两个方向上焊缝区域的热辐射强度数据；我们将该数据分别标记为S1和S2，且S1和S2分别具有多帧数据图。

c)待工件焊接完成且热能平衡后，使用所述相机三(10)记录背景热辐射图像，该数据标记为B3；

d)所述第二焊机(5)对工件进行超声加热，所述相机三(10)记录工件加热后的热辐射，该数据标记为S3；

e)根据数据S3和B3进行焊件质量检测并挑选质量合格产品的数据作为焊接控制量：数据S3减去数据B3，若出现局部热辐射强度极大值，则说明焊件存在缺陷；若没有出现局部热辐射强度极大值则说明焊件质量合格；且为提高图像质量，可对S3数据进行多帧平均、阈值设定、信号放大等处理；调出检测合格的工件在焊接完成时的图像数据，选择(S1-B1)和(S2-B2)在工件接触区域的辐射强度数据进行平均处理，得到无缺陷工件的平均热辐射强度值，该数值随时间的变化作为热成像标准量；

f)根据热成像标准量进行焊接控制：在焊接新工件时，所述相机一(8)和相机二(9)得到的平均热辐射强度值与热成像控制量的差值作为反反馈量来调节焊接端子的强度，从而实现超声波焊接过程的控制，达到提高焊件质量的稳定性的目的；

需要说明的是，相同材质的最佳焊接过程的平均热辐射强度值是一个标准量，不会因为工件材质的尺寸、形状或表面氧化情况而发生变化，因此在实际生产中对同种材质的焊件只需要测试获得一次测试的平均热辐射强度值，就可以获得该材质焊接过程的热成像标准量，可以说该发明提供了一种一劳永逸的方法，获得的平均热辐射强度值可作为焊接控制数据库来使用。