本发明专利技术公开了一种水下自动切割观测装置及方法，所述观测装置包括割条、母材、观测组件、自动切割组件、立杆和平板，所述立杆和平板连接，所述自动切割组件安装于立杆上，并且一端连接割条，所述观测组件固定于平板上，所述观测组件和割条分别置于母材两侧，在母材背面与观测组件之间构成暗箱。通过本发明专利技术的水下自动切割观测装置及方法，可准确获得穿孔时各物理量的变化，避免在水下切割时水中气囊对观测切割过程时的影响。切割过程时的影响。切割过程时的影响。
【技术实现步骤摘要】
一种水下自动切割观测装置及方法
[0001]本专利技术属于金属材料焊接
，涉及一种水下自动切割观测装置及方法，具体地说是在实现水下自动切割基础上，利用一种置于母材背面的视觉传感器，对母材穿透过程的观测装置。
技术介绍
[0002]水下切割技术最早用于打捞沉船工程，并逐步发展起来。尤其是近几年来，随着开发海洋事业的发展，为适应水下工程的发展，从提高水下切割能力、速度和质量，以及为适应特殊结构、特殊环境需要出发，相继开发了一些新的水下切割方法和设备。就该方法的目前发展而言，水下切割机理的研究尚不够深入，主要有以下原因：
①
水下电弧切割过程中，条深入工件内部，传统的观察手段难以观察其切割过程；
②
切割过程中反应产物易使水变浑浊，加上气泡的影响，难以观测。因此需结合该方法的特点设计适用于水下切割过程观察的试验装置，明确切割过程的影响，对实现自动化和高效切割起推动作用。
[0003]江苏科技大学的黎文航等探讨空气中药芯割丝电弧的切割机制，采用在工件边沿切割的方法观测切割过程，探究了药芯割丝深水下的切割工艺，但因水下切割时产生的气泡及浑浊物横向扩散影响水下光路，用该空气切割观测的方法拍摄无法在水下获取理想的切割图像。郭宁等人针对水下湿法焊接过程中浑浊物较多的影响水下观测光路的问题，采用X射线和高速摄像相结合的方法，凭借X射线强大的穿透力，获取了药芯焊丝水下湿法焊接过程的清晰的熔滴过渡图像，但这种方法成本相对较高。
[0004]实现自动化切割过程是实现上述工作的前提，这是因为水下切割时，潜水员水下操作成本高，不利于试验研究。自动化切割过程的实现不仅摆脱了对潜水员的依赖，还拓展了水下自动切割观测装置的应用领域。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的不足，本专利技术提供一种水下自动切割观测装置及方法，本专利技术的观测组件和割条分别置于母材两侧，在母材背面与观测组件之间构成暗箱，避免在水下切割时水中气囊对观测切割过程时的影响，可准确获得穿孔时各物理量的变化。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种水下自动切割观测装置，包括割条、母材、观测组件、自动切割组件、立杆和平板，所述立杆和平板连接，所述自动切割组件安装于立杆上，并且一端连接割条，所述观测组件固定于平板上，所述观测组件和割条分别置于母材两侧，在母材背面与观测组件之间构成暗箱。
[0008]进一步的，所述观测组件包括支撑架、透明观测窗、干燥暗室观察窗、光学检测装置和干燥暗室；所述支撑架固定于平板中心处上方，支撑架顶部放置待切割母材，支撑架内侧底部设置透明观察窗；所述干燥暗室固定于平板中心处下方，干燥暗室靠近平板的一侧设置由透明材料构成的干燥暗室观察窗，其余外壁均由遮光材料构成，干燥暗室内部安装
用于用于观测切割过程的光学检测装置；穿孔过程发生之前，所述支撑架、未被割透的母材和干燥暗室共同构成一黑暗环境。
[0009]进一步的，所述支撑架呈倒扣花盆状，顶部用于放置母材，且顶部预留一开孔，其面积小于母材；底部无遮盖，其余部位密封、遮光。
[0010]进一步的，所述透明观测窗内置于支撑架内部下方，并且倾斜设置。
[0011]进一步的，所述自动切割组件包括配重块、滑块和连杆，所述立杆上端固定滑块，滑块固定连杆，连杆的另外一端固定割条；切割过程开始之前，滑块上移一段距离，割条另外一端抵在母材上，引弧成功后，在重力作用下，固定于连杆上的割条沿滑块的轨道向下移动。
[0012]进一步的，所述配重块由低密度材料和高密度材料通过配比组成，通过调节配重块的重力与体积，实现在不同介质环境下对向下移动速度进行调整。
[0013]进一步的，所述割条为水下电氧割条或无电自蔓延型割条，所述光学检测装置为高速相机或为光传感器。
[0014]一种水下自动切割观测方法，利用前面所述的水下自动切割观测装置进行，包括以下步骤：
[0015]步骤1、连接所述水下自动切割观测装置的各部件；
[0016]步骤2、当操作人员通过启动装置外部的切割控制器后，割条引燃，切割过程开始，割条在重力作用下向母材移动；与此同时，同步启动光学检测装置并开始计时；一旦穿孔过程发生瞬间，细微的弧光随之穿透母材，此时干燥暗室中的光学检测装置通过检测到弧光而判定穿孔过程发生；
[0017]步骤3、达到预设的时间时，关断切割控制器，切割过程随后将自行终止；再延长一段时间后，关断光学检测装置，并采集相应的数据，进行分析。
[0018]与现有技术相比，本专利技术优点在于：
[0019](1)观测效果好。鉴于光学检测装置与割条分别位于母材两侧，可以避免在水下切割时，水中气囊对观测切割过程时的影响，提高观测的准确性。
[0020](2)分析精度高。通过该方法可以准确的确定切割过程的启停时刻，从而精确分析切割过程尤其是母材穿孔时刻的各物理量的变化。
[0021](3)设备成本低。相对于x摄像等复杂分析装置及PLC控制的自动切割系统，该方法可以利用简单的设备实现对自动切割过程的观测，成本低，易于实现。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术的结构示意图。
[0024]图中，1.割条；2.母材；3.支撑架；4.透明观测窗；5.干燥暗室观察窗；6.光学检测装置；7.干燥暗室；8.配重块；9.滑块；10.连杆；11.立竿；12.平板。
具体实施方式
[0025]下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步的说明。
[0026]如图1所示，本实施例提供的一种水下自动切割观测装置包括割条1、母材2、观测组件、自动切割组件、立杆11和平板12，立杆11和平板12连接，用于安置固定观察装置其余组件。
[0027]本试验装置的自动切割功能由安装于立杆11上的自动切割组件实现。
[0028]自动切割组件一端连接割条1，割条1包括水下电氧割条和无电自蔓延型割条两种。自动切割组件包括配重块8、滑块9和连杆10，所述立杆11上端固定滑块9，滑块9固定连杆10，连杆10的另外一端固定割条1。切割过程开始之前，将滑块9上移一段距离，在连杆10上固定好割条1，割条1另外一端抵在母材2上。
[0029]本专利技术所述自动切割过程是借助配重块8的重力实现水下自动送条过程的。引弧成功后，在重力作用下，固定于连杆10上的割条1沿滑块9的轨道向下移动。其中，移动速度通过配重调节，配重块8由低密度材料和高密度材料通过配比组成，通过调节配重块8的重力与体积，实现在不同介质环境下对向下移动速度进行调整。
[0030]对于水下切割过程，滑块9的浮力不可忽视，当增加较多的浮性材料时，重力的加速本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水下自动切割观测装置，其特征在于，包括割条(1)、母材(2)、观测组件、自动切割组件、立杆(11)和平板(12)，所述立杆(11)和平板(12)连接，所述自动切割组件安装于立杆(11)上，并且一端连接割条(1)，所述观测组件固定于平板(12)上，所述观测组件和割条(1)分别置于母材(2)两侧，在母材(2)背面与观测组件之间构成暗箱。2.根据权利要求1所述的水下自动切割观测装置，其特征在于，所述观测组件包括支撑架(3)、透明观测窗(4)、干燥暗室观察窗(5)、光学检测装置(6)和干燥暗室(7)；所述支撑架(3)固定于平板(12)中心处上方，支撑架(3)顶部放置待切割母材(2)，支撑架(3)内侧底部设置透明观察窗(4)；所述干燥暗室(7)固定于平板(12)中心处下方，干燥暗室(7)靠近平板(12)的一侧设置由透明材料构成的干燥暗室观察窗(5)，其余外壁均由遮光材料构成，干燥暗室(7)内部安装用于用于观测切割过程的光学检测装置(6)；穿孔过程发生之前，所述支撑架(3)、未被割透的母材(2)和干燥暗室(7)共同构成一黑暗环境。3.根据权利要求2所述的水下自动切割观测装置，其特征在于，所述支撑架(3)呈倒扣花盆状，顶部用于放置母材(2)，且顶部预留一开孔，其面积小于母材；底部无遮盖，其余部位密封、遮光。4.根据权利要求2所述的水下自动切割观测装置，其特征在于，所述透明观测窗(4)内置于支撑架(3)内部下方，并且倾斜设置。5.根据权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：杜永鹏，陈晓强，薛延华，朱小俊，王帅，
申请(专利权)人：中国人民解放军海军潜艇学院，
类型：发明
国别省市：
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