[发明专利]一种风电材料薄板的激光焊接过程二维变形测量装置及测量方法

说明书

技术领域

本发明属于焊接技术领域，尤其是一种风电材料薄板的激光焊接过程二维变形测量装置及测量方法。

背景技术

焊接变形是焊接过程中难以避免的一个问题，它对工件的后续装配，服役寿命，产品质量都产生及其恶劣的影响，因此广大的焊接研究人员对焊接变形如何准确的测试，如何正确的分析投入了大量的时间和精力，希望能够对焊接变形进行有效的控制，减少对生产的影响。

目前，对焊接变形的测量主要有两种方式，一种是对焊后变形进行测量，另一种是对焊接过程中采用与焊件接触的方法进行测量，这两种方法都有一定的弊端，对焊后变形进行测量，无法得知焊接过程的变形信息，不能够掌控焊接过程中板件的变形过程。对焊接过程采用接触的方法进行测量，对焊接过程产生一定的干扰，对焊接质量产生影响，不能够真实的反应出焊接过程的变形规律，同时板内变形对于装配精度有着很大的影响,不能对同一点的板内两个方向上的变形同时测量。

因此非接触式的焊接过程二维变形测试方法，使获取焊接过程变形信息成为可能，并且不会对焊接过程产生任何影响，无干扰，拥有重要的工程实践意义。所以本发明风电材料薄板的激光焊接过程二维方向变形测量方法具有重要的科研和实践意义,同时相比于三维测量其设备更加简单,在需要面内变形值时,二维测量更具有实践意义。

发明内容

本发明克服了现有技术中的缺点，提供了一种风电材料薄板的激光焊接过程二维变形测量装置及测量方法。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

一种风电材料薄板的激光焊接过程二维变形测量装置，包括测试计算机、CCD相机、激光头、光源装置、气源装置和激光焊接工作台，其中激光焊接工作台用于放置激光焊接测试的风电材料薄板，在风电材料薄板的垂直上方为激光头，在所述激光焊接工作台的一侧设置有相机支架， CCD相机设置于相机支架上用于在激光焊接过程中采集焊接变形的图片，所述CCD相机通过数据线与测试计算机相连，在所述CCD相机的镜头前设置有滤光片，用于将焊接产生的强光过滤去除以得到清洗的测试图像，在激光焊接工作台的一侧还设置有光源装置与气源装置。

在上述技术方案中，所述相机支架由固定座与调整支杆构成，调整支杆一端用于固定CCD相机，另一端与固定座相连，调整支杆可实现在水平方向调整CCD相机的位置，以得到清晰的测试图像。

在上述技术方案中，在所述测试计算机内安装有数字图像分析软件，所述数字图像分析软件为VIC-3D分析软件，来自北京睿拓时创代理的美国Correlated Solutions,Inc.公司。

在上述技术方案中，所述滤光片为615nm窄带宽滤光片,带通为15nm，该滤光片可使相机获得清晰地视野，可看清板件上的喷洒的散斑，不过分明亮，也不昏暗。

在上述技术方案中，所述气源装置采用离心鼓风机，作为吹气或吸气两用的通用气源，在激光焊接测试过程中去除焊接生成的大量气体。

在上述技术方案中，所述光源装置采用补光灯用以补充视野光亮。

一种风电材料薄板的激光焊接过程二维变形测量方法，按照下列步骤进行：

步骤一、将待焊接的风电材料薄板喷洒散斑，白色和黑色的斑点随机呈现，用于测试分析特征点，在重点实验部位的散斑，用于记号笔标记；

步骤二、打开气源装置与光源装置，调整CCD相机位置与焦距，使镜头垂直向下拍摄对准采集图像的区域；

步骤三、在测试计算机内打开图像采集软件，设置采集频率；

步骤四、进行焊接实验，测试板内沿焊接方向的变形和板内垂直于焊接方向的变形；

步骤五、采用数字图像分析软件对拍摄的图片进行分析，以未焊接时的板件图片作为参考图片，以板件长度作为二维测试的校准长度,焊接过程中拍摄的图片作为变形图片。

在上述技术方案中，所述采集频率为每秒1到30张。

本发明具有的优点和积极效果是：

1、能在风电材料薄板的焊接过程中对板件的二维方向上焊接变形进行非接触测量，能够再现板件的变形过程，对板件的在焊接过程任意时刻的二维方向上焊接变形都可测量出来。

2、采用滤光片可对过滤焊接过程中强光进行过滤，可使相机获得清晰地视野，可看清板件上的喷洒的散斑，需满足焊接测试的条件，既不过分明亮，也不昏暗。

3、采用离心鼓风机，作为吹气或吸气两用的通用气源，在激光焊接测试过程中去除焊接生成的大量气体。