The invention relates to a monitoring device and a monitoring method for welding process based on single photon detection, belonging to the technical field of welding monitoring. A single photon scanning system is composed of a single photon detector, multiple filters in different spectral bands, two polyhedral rotating mirrors, two high-speed motors and motor drivers. Each scanning cycle can detect photon information in a square area. The single photon surface scanning system advances along the welding direction on the moving rail. The photon signal of the weld seam is collected under the control of the data acquisition card. The signal is transmitted to the industrial computer through the amplification and filtering of the signal by the signal conditioning circuit. In the data processing unit of industrial computer, the photon signal in welding process is processed, the relationship between the quality of weld and the photon signal is analyzed, and the characteristic signal of weld quality is extracted. The device has reasonable design, high detection accuracy and fast response time. It provides a new monitoring means for on-line monitoring of welding quality.
【技术实现步骤摘要】
基于单光子探测的熔焊过程监测装置及监测方法
本专利技术涉及焊接监测
，特别涉及一种基于单光子探测的熔焊过程监测装置及监测方法。
技术介绍
熔化焊是在无压力作用情况下，焊件局部发生熔化的一种焊接方法，包括气焊、焊条电弧焊、熔化极气体保护焊、钨极氩弧焊、埋弧焊、激光焊等。由于连接处的金属是在高温下熔化，存在高温相变过程，在焊缝与母材之间产生了热影响区，与焊缝共同组成焊接接头。焊接接头的质量好坏与接头组织直接相关，而组织场与温度场密切相关，因此对焊接过程中温度信息全面监测对评估焊接接头质量至关重要。对焊接过程中温度场监测的手段大多通过红外热成像技术或者红外测温仪，目前CCD红外热像仪的应用更为普遍，通过在相机镜头上加装合适的滤光系统以消除干扰光，得到熔池图像。CCD红外热像仪监测对熔焊温度场监测存在下述问题：第一、焊缝的熔池在成型之前的温度随熔池内部热循环与热传递等原因，温度变化较大，在CCD热像仪的响应时间下，造成温度场监测精度下降。当焊缝成型后，由于焊枪等遮挡问题，CCD摄像仪需要倾斜一定角度，易造成熔池温度场图像变形，同样影响温度场精度。第二、CCD热像仪对...
【技术保护点】
1.一种基于单光子探测的熔焊过程监测装置，其特征在于：高速电机A（1）、多面体转镜A（2）、高速电机B（3）、多面体转镜B（4）、电机驱动器（5）、多波段滤光片（6）、单光子探测器（8）共同组成单光子面扫描系统，每完成一个扫描周期即可探测一正方形区域光子信息；所述单光子面扫描系统安装在支架（11）上，支架（11）安装在导轨（12）上，导轨（12）带动支架（11）沿着在焊接方向配合焊接速度与扫描范围做间歇式运动，相邻两次运动间隔时间大于单光子面扫描系统完成一周期扫描所需时间，保证单光子面扫描系统完成一周期探测；所述单光子面扫描系统在导轨（12）上前进的步距小于扫描正方形区域的...
【技术特征摘要】
1.一种基于单光子探测的熔焊过程监测装置，其特征在于：高速电机A（1）、多面体转镜A（2）、高速电机B（3）、多面体转镜B（4）、电机驱动器（5）、多波段滤光片（6）、单光子探测器（8）共同组成单光子面扫描系统，每完成一个扫描周期即可探测一正方形区域光子信息；所述单光子面扫描系统安装在支架（11）上，支架（11）安装在导轨（12）上，导轨（12）带动支架（11）沿着在焊接方向配合焊接速度与扫描范围做间歇式运动，相邻两次运动间隔时间大于单光子面扫描系统完成一周期扫描所需时间，保证单光子面扫描系统完成一周期探测；所述单光子面扫描系统在导轨（12）上前进的步距小于扫描正方形区域的边长；所述多面体转镜A（2）与高速电机A（1）连接，多面体转镜B（4）与高速电机B（3）连接，高速电机A（1）、高速电机B（3）分别与电机驱动器（5）连接，所述电机驱动器（5）与工业电脑（10）连接；单光子探测器（8）与多面体转镜A（2）相配合，接收多面体转镜A（2）前方的多波段滤光片（6）的反射光线，单光子探测器（8）与高速数据采集卡（7）相连，高速数据采集卡（7）通过信号调理模块（9）与工业电脑（10）相连。2.根据权利要求1所述的基于单光子探测的熔焊过程监测装置，其特征在于：所述的高速电机A（1）带动多面体转镜A（2）对焊缝宽度方向上的光子数进行扫描，高速电机B（3）带动多面体转镜B（4）对焊缝垂直方向上的光子数进行扫描，所述高速电机A（1）的轴线方向与高速电机B（3）的轴线方向垂直；在高速电机A（1）转轴带动下的多面体转镜A（2）前方安装多波段滤光片（6）。3.根据权利要求1或2所述的基于单光子探测的熔焊过程监测装置，其特征在于：所述的高速电机A（1）、高速电机B（3）在电机驱动器（5）的控制下，扫描范围内的转角相互配合，扫描焊缝宽度方向的高速电机A（1）每完成预设宽度的扫描次数，垂直方向的高速电机B（3）相配合的偏转一次角度。4.根据权利要求1所述的基于单光子探测的熔焊过程监测装置，其特征在于：所述多面体转镜A（2）与多波段滤光片（6）相配合，不同光谱波段的滤光片分别安装在多面体转镜A（2）的各个镜面之前，使不同镜面反射不同波长范围的红外波，以获得各时间点的最佳红外光子信息；所述多面体转镜A（2）的对称的镜面采用相同波长范围的滤光片。5.根据权利要求1或4所述的基于单光子探测的熔焊过程监测装置，其特征在于：所述的多波段滤光片（6）为不同光谱波段的多组滤光片，多波段滤光...
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