[发明专利]一种原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置及方法

权利要求书

1.一种原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置，其特征在于，包括焊接小车以及设在所述焊接小车内的焊接控制器、脉冲激光器、抛光激光器、激光干涉仪、工控机以及小车驱动机构；

所述焊接控制器、脉冲激光器、所述抛光激光器以及所述激光干涉仪沿所述焊接小车的前进方向前后依次设置；

所述焊接控制器用于对原油转驳船的焊接构件进行施焊形成焊缝；

所述抛光激光器用于对焊缝的表面进行激光抛光处理；

所述脉冲激光器用于产生脉冲激光并投射至焊接构件的焊缝上，使焊接构件基于热弹机制产生超声波信号；

所述激光干涉仪用于投射探测激光，从而获取焊接构件所产生的超声波信号；

所述工控机用于对超声波信号进行处理，对焊接构件的内部缺陷及表面缺陷进行识别；

所述小车驱动机构用于驱动所述焊接小车根据预先设定的焊缝设置路径行走。

2.根据权利要求1所述的一种原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置，其特征在于，还包括红外测温仪，所述红外测温仪设在所述焊接小车的底部，所述红外测温仪与所述工控机电连接，所述红外测温仪用于检测焊接构件的温度。

3.根据权利要求1所述的一种原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置，其特征在于，还包括光电探测器，所述光电探测器设在所述焊接小车的底部，所述光电探测器与所述工控机电连接。

4.根据权利要求1所述的一种原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置，其特征在于，还包括第一反射镜和第二反射镜；

所述第一反射镜设置在所述抛光激光器的光路上，用于对所述抛光激光器输出的抛光激光反射至焊接构件上；

所述第二反射镜设置在所述激光干涉仪的光路上，用于将激光干涉仪输出的探测光反射至焊接构件上。

5.根据权利要求1所述的一种原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置，其特征在于，所述焊接控制器为电弧焊焊接控制器或激光焊焊接控制器。

6.一种采用如权利要求1-5任一项所述的原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置的监测方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤S10：获取原油转驳船的目标焊接构件位置，将焊接小车安装在原油转驳船的焊接构件上，并调整焊接控制器对准预先设定的焊缝设置路径的起始端；

步骤S20：焊接控制器对焊接构件进行施焊形成焊缝，同时焊接小车按照预先设定的焊缝设置路径行走；

步骤S30：通过抛光激光器对焊缝的表面进行激光抛光处理，形成抛光面；

步骤S40：脉冲激光器产生脉冲激光并投射至焊接构件的焊缝上，使焊接构件基于热弹机制产生超声波信号，同时激光干涉仪将探测激光投射在抛光面上，从而获取焊接构件所产生的超声波信号；

步骤S50：激光干涉仪将获取的超声波信号输出至工控机，工控机通过对超声波信号的处理来对该焊接构件及焊缝的内部缺陷及表面缺陷进行自动识别；

步骤S60：重复步骤S30～步骤S50，直到完成对焊接构件的焊接。

7.根据权利要求6所述的一种原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置的监测方法，其特征在于，步骤S40中，焊接构件的体积变化与脉冲激光器所产生的脉冲激光的激光能量之间满足以下关系：

其中，式中为焊接构件材料的热耦合系数，E为激光能量的大小。

8.根据权利要求6所述的原油转驳船的大型构件焊接质量实时监测装置的监测方法，其特征在于，工控机对超声波信号的处理包括以下步骤：

步骤S51：工控机接收激光干涉仪获取的超声波信号；

步骤S52：对超声波信号进行处理，形成带有缺陷信息和残余应力信息的时域图；

步骤S53：将带有缺陷信息与残余应力信息的时域图输入到焊接构件内部/表面信号特征自动识别系统，从而实现对焊接构件及焊缝的内部缺陷及表面缺陷的自动识别。