高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，包括高壓焊接試驗(yàn)艙，高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)有高壓干法水下焊接裝置、高速攝像機(jī)、高速攝像光學(xué)系統(tǒng)、艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)和熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)，高壓焊接試驗(yàn)艙外設(shè)有艙外焊接電源、電弧聲信號檢測系統(tǒng)、同步采集及顯示系統(tǒng)、信號同步觸發(fā)裝置、焊接電信號傳感系統(tǒng)。性能可靠、操作方便、安全、應(yīng)用性強(qiáng)，為高壓干法水下焊接工藝試驗(yàn)提供了一個良好有效的多信號采集與分析平臺。
【專利說明】高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種高壓干法水下焊接信號測控設(shè)備，尤其涉及一種高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]相比濕法水下焊接和局部干法水下焊接，高壓干法水下焊接具有最優(yōu)的焊接質(zhì)量，因此在海底油氣管道、核電站和隧道盾構(gòu)機(jī)的維修中具有良好的應(yīng)用前景。為實(shí)現(xiàn)水下高壓干法焊接的機(jī)械化、自動化與智能化，對焊接過程的實(shí)時監(jiān)控必不可少。焊接過程的實(shí)時監(jiān)測手段主要包括對焊接電流、電壓、電弧聲信號和高速攝像圖像信號的監(jiān)測。
[0003]目前在高壓干法水下焊接中，對焊接信號的監(jiān)測大多是單一或孤立的，沒有建立起各種信號之間的相互聯(lián)系使其相互補(bǔ)充，因此監(jiān)測結(jié)果還有待進(jìn)一步驗(yàn)證。而現(xiàn)有的多路同步采集系統(tǒng)一般只適用于普通常壓環(huán)境，缺少專門針對于高壓環(huán)境下焊接多信號同步采集的成套裝置或系統(tǒng)。如中國專利號為201210550541.2，提出“一種基于USB傳輸?shù)亩嗦吠讲杉到y(tǒng)裝置及方法”，設(shè)計出一種適用于多場合的同步采集系統(tǒng)，并對同步采集精度進(jìn)行了改善，但是USB總線傳輸速度慢，不適于高數(shù)據(jù)流傳輸，同時精度不能達(dá)到絕對同步，并且此裝置不適于高壓焊接多信號的采集。又如中國專利號為201310009258.3，設(shè)計出“一種同步采集數(shù)據(jù)和多畫面顯示的控制與顯示裝置”，可實(shí)現(xiàn)對擁有不同操作系統(tǒng)和控制軟件的硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)運(yùn)行狀態(tài)的同步控制，各設(shè)備并行工作，互不影響。但此設(shè)備應(yīng)用范圍小，僅適用于熱障涂層試驗(yàn)?zāi)M領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種性能可靠、操作方便、安全、應(yīng)用性強(qiáng)的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)。
[0005]本實(shí)用新型的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0006]本實(shí)用新型的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，包括高壓焊接試驗(yàn)艙，所述高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)有高壓干法水下焊接裝置、高速攝像機(jī)、高速攝像光學(xué)系統(tǒng)、艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)和熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)，所述高壓焊接試驗(yàn)艙外設(shè)有艙外焊接電源、電弧聲信號檢測系統(tǒng)、同步采集及顯示系統(tǒng)、信號同步觸發(fā)裝置、焊接電信號傳感系統(tǒng)；
[0007]所述高壓干法水下焊接裝置與所述艙外焊接電源、焊接電信號傳感系統(tǒng)分別連接;
[0008]所述高速攝像機(jī)與所述信號同步觸發(fā)裝置連接；
[0009]所述艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)與所述電弧聲信號檢測系統(tǒng)連接；
[0010]所述焊接電信號傳感系統(tǒng)、信號同步觸發(fā)裝置、電弧聲信號檢測系統(tǒng)與所述同步采集及顯示系統(tǒng)連接。
[0011]由上述本實(shí)用新型提供的技術(shù)方案可以看出，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，由于高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)有高壓干法水下焊接裝置、高速攝像機(jī)、高速攝像光學(xué)系統(tǒng)、艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)和熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)，高壓焊接試驗(yàn)艙外設(shè)有艙外焊接電源、電弧聲信號檢測系統(tǒng)、同步采集及顯示系統(tǒng)、信號同步觸發(fā)裝置、焊接電信號傳感系統(tǒng)，性能可靠、操作方便、安全、應(yīng)用性強(qiáng)，為高壓干法水下焊接工藝試驗(yàn)提供了一個良好有效的多信號采集與分析平臺。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖中:
[0014]1、高壓焊接試驗(yàn)艙，2、艙外焊接電源，3、電弧聲信號檢測系統(tǒng)，4、同步采集及顯示系統(tǒng)，5、信號同步觸發(fā)裝置，6、焊接電信號傳感系統(tǒng)，7、高速攝像機(jī)，8、高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置，9、高速攝像光學(xué)系統(tǒng)，10、艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)，11、熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)。

【具體實(shí)施方式】
[0015]下面將對本實(shí)用新型實(shí)施例作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0016]本實(shí)用新型的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，其較佳的【具體實(shí)施方式】是:
[0017]包括高壓焊接試驗(yàn)艙，所述高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)有高壓干法水下焊接裝置、高速攝像機(jī)、高速攝像光學(xué)系統(tǒng)、艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)和熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)，所述高壓焊接試驗(yàn)艙外設(shè)有艙外焊接電源、電弧聲信號檢測系統(tǒng)、同步采集及顯示系統(tǒng)、信號同步觸發(fā)裝置、焊接電信號傳感系統(tǒng)；
[0018]所述高壓干法水下焊接裝置與所述艙外焊接電源、焊接電信號傳感系統(tǒng)分別連接;
[0019]所述高速攝像機(jī)與所述信號同步觸發(fā)裝置連接；
[0020]所述艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)與所述電弧聲信號檢測系統(tǒng)連接；
[0021]所述焊接電信號傳感系統(tǒng)、信號同步觸發(fā)裝置、電弧聲信號檢測系統(tǒng)與所述同步采集及顯示系統(tǒng)連接。
[0022]所述高速攝像機(jī)高速攝像機(jī)設(shè)有高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置，所述高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置的前端嵌入高透光玻璃。
[0023]所述高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置的一側(cè)設(shè)有開合機(jī)構(gòu)，并在開合處通過螺栓連接壓緊密封圈。
[0024]所述高速攝像光學(xué)系統(tǒng)包含減光片、濾光片、光學(xué)聚焦透鏡、可變光闌以及磁力底座。
[0025]本實(shí)用新型的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，用于高壓干法水下焊接，高壓焊接試驗(yàn)艙提供模擬焊接水深所對應(yīng)的環(huán)境壓力，焊接電信號檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)焊接電流和電壓信號的采集，電弧聲信號檢測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)焊接電弧聲信號的傳感采集；高速攝像系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高壓焊接環(huán)境下電弧弧光的有效濾除和清晰熔滴過渡圖像的拍攝；信號同步觸發(fā)和同步采集系統(tǒng)采用多通道數(shù)據(jù)采集卡同時分通道采集技術(shù)，通過硬件觸發(fā)，對高速攝像機(jī)、電弧聲信號檢測設(shè)備、焊接電信號傳感檢測設(shè)備進(jìn)行同步控制，實(shí)現(xiàn)真正意義上的時間同步；同步顯示系統(tǒng)通過編程，實(shí)現(xiàn)了電信號、聲信號和高速攝像圖片在時間軸的同步顯示，為高壓干法水下焊接工藝優(yōu)化和機(jī)理研究奠定基礎(chǔ)。
[0026]本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果:
[0027]高速攝像光學(xué)系統(tǒng)采用激光作為背光，通過與激光相同波長為中心的帶通濾光片，配合相應(yīng)的透鏡、小孔光闌和減光片，可以將焊接電弧的弧光隔離屏蔽，同時將熔滴圖像亮度減弱，使得清晰的熔滴過渡圖像被高速攝像機(jī)鏡頭拍攝，實(shí)現(xiàn)對焊接熔滴過渡圖像的清晰記錄。
[0028]高速攝像保護(hù)裝置主體結(jié)構(gòu)采用透明有機(jī)玻璃，使裝置具有良好的耐壓性、輕便性與內(nèi)部裝置可視性。螺栓壓緊密封圈密封，使保護(hù)裝置具有良好的密封性，確保在高壓環(huán)境下形成一個常壓密閉空間，高速攝像機(jī)在其中能正常安全運(yùn)行。
[0029]位于艙外的同步觸發(fā)裝置與同步采集及顯示系統(tǒng)，通過觸發(fā)線將觸發(fā)控制信號傳入高速攝像機(jī)使其啟動運(yùn)行，通過千兆以太網(wǎng)將高速攝像機(jī)所拍攝的圖像信號傳入上位機(jī)中，整個過程實(shí)現(xiàn)了艙外控制設(shè)備對艙內(nèi)高速攝像機(jī)的實(shí)時控制、圖像傳輸與顯示。
[0030]同步觸發(fā)模塊同時向高速攝像機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡發(fā)射觸發(fā)信號，使兩個信號采集設(shè)備同時開始運(yùn)行，在時間軸上啟動時間完全一致，無任何軟件延遲所造成的誤差，具有嚴(yán)格的同步性，各信號采集設(shè)備并行工作，互不影響，為高壓焊接熔滴過渡機(jī)理研究提供了精確的同步數(shù)據(jù)。
[0031]同步采集及顯示系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)焊接電流、電壓、電弧聲與高速攝像圖片在時間軸上的一一對應(yīng)。文本框中輸入游標(biāo)在時間軸上的數(shù)值或用鼠標(biāo)拖動游標(biāo)，軟件界面可自動顯示與游標(biāo)位置相對應(yīng)的同步高速攝像圖片，進(jìn)而可通過比對該時刻的電流、電壓、電弧聲大小，進(jìn)行高壓干法水下焊接工藝優(yōu)化和焊接機(jī)理的研究。
[0032]本實(shí)用新型的高壓干法水下焊接信號同步采集系統(tǒng)，性能可靠，操作方便、安全，應(yīng)用性強(qiáng)，為高壓干法水下焊接工藝試驗(yàn)提供了一個良好有效的多信號采集與分析平臺。
[0033]具體實(shí)施例:
[0034]如圖1所示，主要由高壓焊接試驗(yàn)艙1、艙外焊接電源2、電弧聲信號檢測系統(tǒng)3、同步采集及顯示系統(tǒng)4、信號同步觸發(fā)裝置5、焊接電信號傳感系統(tǒng)6、高速攝像機(jī)7、高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置8、高速攝像光學(xué)系統(tǒng)9、艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)10和熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)11組成。其中經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后，高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置8、熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)11和高速攝像光學(xué)組件9、艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)10分別與高壓焊接試驗(yàn)艙I的底板固定連接；各機(jī)構(gòu)的固定位置可以調(diào)整；高速攝像機(jī)7與高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置8固定連接；焊接電源2、焊接電信號傳感系統(tǒng)6、電弧聲信號檢測系統(tǒng)3和高速攝像機(jī)7的視頻顯示部分均位于艙外。啟動熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)11，調(diào)節(jié)高速攝像機(jī)7的幀速度、光圈與高速攝像光學(xué)組件9的相對位置，最終使同步采集及顯示系統(tǒng)4的上位機(jī)顯示屏中出現(xiàn)清楚的焊絲端部的實(shí)像。高速攝像光學(xué)組件9中的光學(xué)聚焦透鏡將背光聚于聚焦透鏡的焦點(diǎn)上，高速攝像光學(xué)組件9中的可變光闌置于該焦平面上，且確保焦點(diǎn)恰好通過可變光闌上的小孔。為保證能更有效地濾除弧光，小孔直徑應(yīng)在滿足背光可通過的前提下盡可能小。將高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置8用螺栓壓緊密封圈密封，將高速攝像機(jī)7的觸發(fā)線與同步觸發(fā)模塊連接，將用于傳輸圖像數(shù)據(jù)的以太網(wǎng)與同步采集及顯示系統(tǒng)4的上位機(jī)連接。將連接有艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)10的電弧聲信號檢測系統(tǒng)3、焊接電信號傳感系統(tǒng)6分別與同步采集及顯示系統(tǒng)4的同步數(shù)據(jù)采集卡相連。關(guān)閉高壓焊接試驗(yàn)艙1，通過氣體加壓營造高氣壓環(huán)境。啟動艙外焊接電源2與同步采集及顯示系統(tǒng)4中的上位機(jī)，開始高壓焊接。啟動信號同步觸發(fā)裝置5，位于艙外的信號同步觸發(fā)裝置5同時向同步采集及顯示系統(tǒng)4的數(shù)據(jù)采集卡和高速攝像機(jī)7發(fā)射高電平信號，同時開始采集電信號、電弧聲信號和高速圖像信號。采集過程中，同步采集及顯示系統(tǒng)4的上位機(jī)顯示屏內(nèi)自動顯示信號采集數(shù)據(jù)及圖像。信號采集結(jié)束后，將所得數(shù)據(jù)記錄保存在同步采集及顯示系統(tǒng)4的上位機(jī)存儲器中。打開同步采集及顯示系統(tǒng)4中的數(shù)據(jù)同步顯示模塊，將游標(biāo)置于感興趣的任意時間點(diǎn)，通過對比電流、電壓、電弧聲波形與熔滴過渡圖像，可以進(jìn)行多信號數(shù)據(jù)比對分析。
[0035]以上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實(shí)用新型披露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，其特征在于，包括高壓焊接試驗(yàn)艙，所述高壓焊接試驗(yàn)艙內(nèi)設(shè)有高壓干法水下焊接裝置、高速攝像機(jī)、高速攝像光學(xué)系統(tǒng)、艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)和熔滴過渡高速攝像背光系統(tǒng)，所述高壓焊接試驗(yàn)艙外設(shè)有艙外焊接電源、電弧聲信號檢測系統(tǒng)、同步采集及顯示系統(tǒng)、信號同步觸發(fā)裝置、焊接電信號傳感系統(tǒng)； 所述高壓干法水下焊接裝置與所述艙外焊接電源、焊接電信號傳感系統(tǒng)分別連接； 所述高速攝像機(jī)與所述信號同步觸發(fā)裝置連接； 所述艙內(nèi)聲信號采集放大系統(tǒng)與所述電弧聲信號檢測系統(tǒng)連接； 所述焊接電信號傳感系統(tǒng)、信號同步觸發(fā)裝置、電弧聲信號檢測系統(tǒng)與所述同步采集及顯示系統(tǒng)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，其特征在于，所述高速攝像機(jī)設(shè)有高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置，所述高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置的前端嵌入高透光玻璃。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，其特征在于，所述高速攝像機(jī)耐壓保護(hù)裝置的一側(cè)設(shè)有開合機(jī)構(gòu)，并在開合處通過螺栓連接壓緊密封圈。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的高壓干法水下焊接多信號同步采集系統(tǒng)，其特征在于，所述高速攝像光學(xué)系統(tǒng)包含減光片、濾光片、光學(xué)聚焦透鏡、可變光闌以及磁力底座。
【文檔編號】B23K9/095GK204171513SQ201420554003
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月24日
【發(fā)明者】朱加雷, 馬正住, 周燦豐, 焦向東, 李衛(wèi)強(qiáng), 賈存鋒, 馮艷鵬, 石庭深 申請人:北京石油化工學(xué)院