一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置及测量方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置及测量方法，装置包括第一测试计算机、第二测试计算机、第一CCD相机、第二CCD相机、激光头、光源装置、气源装置和激光焊接工作台，本装置能在风电轴承用材料的激光焊接过程三维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三维方向上焊接变形都可测量出来。

A three-dimensional deformation measuring device and measuring method for the laser welding process of the material used for wind power bearings

The invention discloses a wind power process 3D deformation measuring device and method of welding materials for laser bearing device comprises a first test computer, second test computer, the first CCD camera, second CCD cameras, laser head, light source device, gas source device and laser welding workbench, the device can be used in wind power bearing the material deformation process of laser welding 3D non-contact measurement, can reproduce the deformation process of plate, the plate in the direction of 3D welding process at any time on the welding deformation can be measured.

【技术实现步骤摘要】
一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置及测量方法
本专利技术属于焊接
，尤其是一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置及测量方法。
技术介绍
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，并且不能对同一点的其三个方向上变形同时测量。因此非接触式的焊接过程变形测试方法，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。
技术实现思路
本专利技术克服了现有技术中的缺点，提供了一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置及测量方法。为了解决上述技术问题，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置，包括第一测试计算机、第二测试计算机、第一CCD相机、第二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轴承用材料，在风电轴承用材料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，第一CCD相机和第二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，所述第一CCD相机、第二CCD相机分别通过数据线与第一测试计算机、第二测试计算机相连，在所述第一CCD相机和第二CCD相机的镜头前分别设置有滤光片，用于将焊接产生的强光过滤去除以得到清洗的测试图像，所述第一CCD相机和第二CCD相机之间在水平方向呈20-30度夹角，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两架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两架CCD相机的位置与相互之间的夹角，以得到清晰的三维测试图像。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CorrelatedSolutions,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。一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量方法，按照下列步骤进行：步骤一、将待焊接的风电轴承用材料喷洒散斑，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，通过相机支架调整两架CCD相机的位置与焦距，使两架相机之间呈20-30度的夹角；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，板内垂直于焊接方向的变形以及垂直于板面的焊接变形；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像作为参考，焊接过程中拍摄的图像作为变形图像。在上述技术方案中，所述采集频率为每秒1到30张。本专利技术具有的优点和积极效果是：1、能在风电轴承用材料的激光焊接过程三维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三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；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；采用相机支架，可通过调整支杆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。3、采用两架CCD相机对焊接过程的图像进行记录，并对拍摄的图片经过图像处理得到三维变形结果。附图说明图1为本专利技术结构示意图。其中，1为第一测试计算机，2为第一CCD相机，3为第二CCD相机，4为激光头，5为光源装置，6为气源装置，7为风电轴承用材料，8为激光焊接工作台，9为第二测试计算机。具体实施方式下面结合附图与具体的实施方式对本专利技术作进一步详细描述：如图中所示，一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置，包括第一测试计算机1、第二测试计算机9、第一CCD相机2、第二CCD相机3、激光头4、光源装置5、气源装置6和激光焊接工作台8，其中激光焊接工作台用于放置激光焊接测试的风电轴承用材料7，在风电轴承用材料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，第一CCD相机和第二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，所述第一CCD相机、第二CCD相机分别通过数据线与第一测试计算机、第二测试计算机相连，在所述第一CCD相机和第二CCD相机的镜头前分别设置有滤光片，用于将焊接产生的强光过滤去除以得到清洗的测试图像，所述第一CCD相机和第二CCD相机之间在水平方向呈20-30度夹角，在激光焊接工作台的一侧还设置有光源装置与气源装置。激光焊接过程变形测量的图片采集系统由两台工业相机、两台计算机和图像采集软件组成。焊接过程中辅助采集装备，分别为工业相机上搭配的滤去强光的滤光片，吹去烟尘的风扇，补充视野光亮的补光灯。图片的后续分析软件为采用数字图像相关算法进行运算的图片分析软件。针对风电轴承用材料在激光焊接过程的连接中，能够对其焊接过程的三维方向上变形进行测量，能够再现其板内三维方向上的变形过程，测量其变形过程中变形量的大小。本技术方案所述的测量变形装置并不与实际焊件进行接触，采用的是非接触的测量方式，不对板件造成影响，不对焊接过程造成影响。本专利技术装置工作时，在不锈钢板件的焊接过程中，采用两台CCD相机，两台CCD相机之间呈30度角。相机镜头上装有滤去强光的滤光片，CCD相机采用数据线连接在计算机上，计算机上有相应的图片采集软件，设置的采集频率为同步采集速度设置为为每秒1到30张。将风扇和补光灯分别放置在板件的一侧，对焊接过程的烟尘进行吹散，防止采集的图片不清晰，补光灯调整至适宜亮度，使采集的图片亮度适中。在激光焊接开始采集，直到板件冷却至室温时停止采集。将采集到的图片采用图片分析软件进行分析，分析原理采用数字图像相关原理，以未焊接时的板件图片作为参考图片，焊接时拍摄的图片作为变形图片，计算得出板内三维方向上的变形量。实施例如图1所示，激光焊接风电轴承用材料7在激光头4和激光焊接工作台8下进行焊接，装有滤光片的第一CCD相机2和第二CCD相机3设置于板件上方，不与板件进行接触，在焊接进行前，在整个焊接过程采集图片，光源装置5本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置，其特征在于：包括第一测试计算机、第二测试计算机、第一CCD相机、第二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轴承用材料，在风电轴承用材料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，第一CCD相机和第二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，所述第一CCD相机、第二CCD相机分别通过数据线与第一测试计算机、第二测试计算机相连，在所述第一CCD相机和第二CCD相机的镜头前分别设置有滤光片，用于将焊接产生的强光过滤去除以得到清洗的测试图像，所述第一CCD相机和第二CCD相机之间在水平方向呈20‑30度夹角，在激光焊接工作台的一侧还设置有光源装置与气源装置。

【技术特征摘要】
1.一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置，其特征在于：包括第一测试计算机、第二测试计算机、第一CCD相机、第二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轴承用材料，在风电轴承用材料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，第一CCD相机和第二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，所述第一CCD相机、第二CCD相机分别通过数据线与第一测试计算机、第二测试计算机相连，在所述第一CCD相机和第二CCD相机的镜头前分别设置有滤光片，用于将焊接产生的强光过滤去除以得到清洗的测试图像，所述第一CCD相机和第二CCD相机之间在水平方向呈20-30度夹角，在激光焊接工作台的一侧还设置有光源装置与气源装置。2.根据权利要求1所述的一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置，其特征在于：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两架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两架CCD相机的位置与相互之间的夹角，以得到清晰的三维测试图像。3.根据权利要求1所述的一种风电轴承用材料的激光焊接过程三维变形测量装置，其特征在于：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CorrelatedSolutions,Inc....

【专利技术属性】
技术研发人员：敖三三，黄尊月，罗震，张威，郝志壮，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12