[发明专利]基于多传感信号的水下局部干法激光焊接监测实验平台

说明书

本发明属于水下激光焊接相关技术领域，其公开了一种基于多传感信号的水下局部干法激光焊接监测实验平台，所述实验平台包括水箱支架组件、工件装夹移动组件、焊接模块、监测组件、排水组件及水箱；所述水箱支架组件为上下两层的框架结构，其包括自上而下设置且相连接的水箱安装保护支架及水箱连接支撑架，所述水箱设置在所述水箱安装保护支架上，所述监测组件设置在所述水箱连接支撑架上；所述工件装夹移动组件设置在所述水箱内，所述排水组件连接于所述焊接模块，所述焊接模块邻近所述工件装夹移动组件设置。本发明提高了集成度，结构简单，适用性较强。

技术领域

本发明属于水下激光焊接相关技术领域，更具体地，涉及一种基于多传感信号的水下局部干法激光焊接监测实验平台。

背景技术

水下焊接技术包括湿法焊接、局部干法焊接、干法焊接三种。水下局部干法焊接通过排水装置吹入保护气体，形成移动的局部干燥腔，保护了焊接过程，能够在保证结构简单灵活的基础上，兼顾焊接质量与成本，受到越来越多高校、企业、研究所的重视。

但是水下焊接需要面临复杂恶劣的工作环境，需要潜水焊工在上百米的水深下进行焊接修复工作，存在能见度低(无法判断焊接情况)、工作时间长(一道6mm～25mm深、1m长的裂纹修复工作需要约10人在水下连续工作长达2小时)、水压高的问题，无法保证水下焊接质量并且不利于潜水焊工的生命健康。水下焊接自动化能够省去长周期与高成本的水下焊工培养过程，避免恶劣工作环境对焊工生命健康的损害，能够极大提高水下焊接的效率与质量。其中，水下焊接过程的在线监测是水下焊接自动化实现的基础与前提。

水下激光焊接过程清晰的金属蒸汽与气泡动态行为图像信号能够辅助研究工作者直观的分析焊接过程机理；基于线结构光的主动视觉图像信号能够实时获取分析焊缝的表面成型质量等信息；水下激光焊接过程的光信号能有效的反映焊接过程的稳定性。因此，多传感在线监控技术于水下焊接过程的实现，对水下局部干法激光焊接过程的自动化具有重要的研究意义与价值。

目前已有的焊接实验平台并不适用于水下局部干法激光焊接在线监测实验研究，主要存在以下问题：(1)水下焊接过程中会产生大量黑褐色烟尘、氧化物颗粒，溶解在水中，使能见度降低，严重影响后续的实验进行与焊接过程信号的采集，为保证实验进行，需要频繁的更换实验用水，更换过程繁琐费时；(2)水下局部干法焊接排水装置的排水效果尤为重要，在焊前从底部拍摄排水情况确定排水效果是最清晰直观的方法，但在水箱底部没有足够空间，传感器难以布置；(3)水下局部干法激光焊接为了保证良好的排水效果，排水罩离工件仅几毫米，水箱外侧旁轴视觉传感器的布置位置精度要求很高，占用空间大，传感器布置调整困难。(4)受到水的波动以及气泡上升破裂过程的折射作用影响，采集的局部干法激光焊接过程的光信号以及结构光视觉图像信号强度低、失真严重，无法获取到有效信息进行分析研究。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于多传感信号的水下局部干法激光焊接监测实验平台，所述实验平台将用于水下焊接原位监测的传感设备与排水结构高度集成，排除水对信号采集传输过程的干扰，实现高质量光信号与图像信息采集；同时，将视觉传感器与辅助光源的安装支撑结构与水箱支撑结构集成，可以多位置、多角度布置，便于获取焊接过程中金属蒸汽与气泡动态行为，以用于辅助实验过程的分析研究。此外，所述实验平台的结构简单，调整便捷，能够极大地提高水下焊接实验效率。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于多传感信号的水下局部干法激光焊接监测实验平台，所述实验平台包括水箱支架组件、工件装夹移动组件、焊接模块、监测组件、排水组件及水箱；

所述水箱支架组件为上下两层的框架结构，其包括自上而下设置且相连接的水箱安装保护支架及水箱连接支撑架，所述水箱设置在所述水箱安装保护支架上，所述监测组件设置在所述水箱连接支撑架上；所述工件装夹移动组件设置在所述水箱内，所述排水组件连接于所述焊接模块，所述焊接模块邻近所述工件装夹移动组件设置。