[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

说明书

本发明涉及提供基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，包括安装板、调节件、相机一、相机二以及相机三；所述安装板上设置有放置件，所述调节件通过驱动件与安装板活动连接，所述调节件上设置有第一焊机和第二焊机，所述第一焊机和第二焊机与放置件位置相对应，所述第一焊机位于放置件的上方，所述第二焊机位于放置件的侧面，所述相机一和相机二与放置件位置相对应，所述相机三通过连接板与安装板连接，所述相机三位于放置件的上方。本发明提供提供基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，实现了红外相机监测超声波焊接热辐射强度，实现了自动控制超声波焊接的过程，保障了超声波焊件的质量。

技术领域

本发明涉及焊接领域，具体涉及基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法。

背景技术

超声波金属焊接是利用超声频率的机械振动能量，连接同种金属或异种金属的一种特殊方法，金属在进行超声波焊接时，既不向工件输送电流，也不向工件施以高温热源，只是在静压力之下，将机械能转变为内能、形变能及有限的温升，两母材达到再结晶温度下发生的固相焊接。

超声振动在焊接工件的同时也给焊接工件提供了一种热激励源，使焊接工件在焊接面产生热辐射。如果焊接成品存在焊接缺陷，在热激励下振动热能也会在缺陷处累积热能。无论焊接过程的热辐射，还是焊接成品在超声热激励下的热辐射，发出的红外电磁波都可以被红外相机探测。

当前超声波焊接过程依赖于相关从业人员的个人经验来设定焊接参数，这给焊件质量带来不稳定因素；如何实现超声波焊接过程的控制、提高焊件质量的稳定性是当前行业的空白。

发明内容

本发明的目的是：提供基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，解决以上问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下的技术方案：

基于声热红外成像式超声波焊接调控装置和方法，包括安装板、调节件、相机一、相机二以及相机三；所述安装板上设置有放置件，所述调节件通过驱动件与安装板活动连接，所述调节件上设置有第一焊机和第二焊机，所述第一焊机和第二焊机与放置件位置相对应，所述第一焊机位于放置件的上方，所述第二焊机位于放置件的侧面，所述相机一和相机二与放置件位置相对应，所述相机三通过连接板与安装板连接，所述相机三位于放置件的上方。

进一步的，所述第一焊机和第二焊机均通过调节件与安装板活动连接，所述相机三位于放置件的正上方，所述相机一和相机二与放置件高度相对应，所述相机二位于连接板上。

进一步的，所述第一焊机上设置有上焊头，所述第二焊机上设置有侧焊头，所述相机一、相机二以及相机三均为红外相机。

进一步的，所述上焊头位于放置件的正上方，所述侧焊头位于放置件的侧面，所述相机一的镜头所在的面和相机二的镜头所在的面垂直，所述侧焊头上设置有垫片，所述相机三的镜头朝向放置件，所述第一焊机的功率大于第二焊机的功率。

进一步的，所述相机一和相机二的镜头均朝向放置件，所述相机一和相机二分别位于放置件的前后方向上和左右方向上，所述垫片的材质具体为橡胶。

其特征在于，该方法通过如下步骤实现：

a)所述相机一和相机二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，所述相机一和相机二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，使用所述相机三记录背景热辐射图像，该数据标记为B3。

d)所述第二焊机对工件进行超声加热，所述相机三记录工件加热后的热辐射，该数据标记为S3。