焊接強光監控專用攝像頭-tft每日頭條

1.前言

電焊弧光屬于高溫等離子體，主要包括紅外線、可見光線和紫外線。這些都屬于熱線譜。溫度可達5000K以上（屬于強自然光），主要是紫外線290-320nm波長；比如焊接電弧溫度在3000℃時，其輻射波長小于290nm；溫度在3200℃時，其輻射波長小于230nm。對人眼及皮膚有傷害。

焊接強光監控專用攝像頭（寬動态範圍的攝像頭在焊接過程中應用）1

由于焊接電弧的高亮特性，操作者無法在觀察焊接電弧的同時，還能觀察到熔池及周圍背景環境，這樣許多重要的焊縫質量的信息都無法獲取。使用焊帽，雖然能夠保護眼睛，觀察到電弧，但很難觀察到熔池及周邊環境。而且操作者離焊接區域過近，姿勢受限，健康和安全也難以保證。而且現在勞動力短缺以及焊接環境惡劣的情況，能夠招到一個高技術水平的焊工并非易事

于是：監控攝像頭的動态範圍就要适應這種焊接場景；

寬動态就是場景中特别亮的部位和特别暗的部位同時都能看得特别清楚，“動态範圍”是指攝像機對拍攝場景中景物光照反射的适應能力，寬動态範圍就是圖像能分辨最亮的亮度信号值與能分辨的最暗的亮光信号值的比值。

2.應用範圍

焊接攝像頭能夠遠程實時觀察電弧焊接過程:

典型焊接的最亮點和周圍較暗環境的亮度比一般為 1000000：1 或 120dB。所以觀察的時候要能處理極大的光亮動态範圍，比如：10000000：1或140dB。整個焊接的融合過程，焊縫，焊道等等才可以很清楚地觀察到。在焊接過程中通過攝像頭觀察到焊接區域的變化，并即時調整焊接參數。這樣能夠顯著降低返修率及廢品率。實時監視焊接過程最有效的方式是采用焊接攝像頭。然而使用傳統的攝像監視系統不足以讓操作者看到足夠的熔池細節，也無法做出必要的調整。焊接攝像頭需要既能夠看清楚明亮的焊接電弧，同時還能夠觀察到周邊的熔池及母材環境。

2.1

看清熔池的重要性：熔池及周邊環境包含了操作者需要了解的與焊接質量相關的必要信息。

例如，在TIG焊中熔池寬度與焊縫熔透相關。此外，熔池寬度、體積和位置與最終的焊縫成型和缺陷(如未焊透)密切相關。

寬動态範圍(WDR)焊接攝像頭使這些要求成為可能。

使用攝像頭觀察焊接過程不是一個新技術。但傳統的攝像頭使用标準的CCD攝像機加上濾光片來獲取焊接區域的圖像。這樣的方式由于高亮度的電弧使得周邊環境過度曝光，導緻無法觀察到熔池細節。

例如，鎢極氩弧焊管中，鎢極端部的亮度是母材亮度的10,000,000倍(或者大于140 db信噪比）。

對于大多數攝像機的圖像而言，這是非常大的挑戰。因為它們隻能處理信噪比在50-60dB的圖像。其結果是攝像機獲取的圖像缺乏必要的細節信息，使得操作者無法做出準确的判斷。

理想狀态是攝像頭應該能夠處理像素飽和及電弧光譜，使得操作者能夠觀察到鎢極、熔池、電弧的細節信息。

2.2 WDR焊接攝像頭的特點：

WDR攝像頭能夠讓操作者在焊接過程中觀察到豐富的質量信息，這是之前的普通攝像頭無法達到的。這就意味着生産率、焊接質量以及健康和安全提升。攝像頭的特點包括：

WDR 傳感器能夠獲取信噪比達 140 db 的圖像

内置照明、調焦及冷卻

能夠提供圖像處理功能

能夠提供圖象的放大和縮小

鏡頭除塵功能

适應于惡劣的焊接環境

能夠錄像

3.優勢：

使用焊接攝像頭，在焊接過程中燃弧時間增加，操作者不需要頻繁停止焊接過程來調整焊接狀态，例如重新設定焊絲幹伸長、鎢極高度、和焊槍的位置。由于能夠觀察到焊接過程的細節，操作者就能夠關注于焊接質量相關的重要參數：

焊絲和填充金屬對準焊縫。

改變焊絲幹伸長或者保護氣流量

監視熔池表面的夾渣或者氣孔

保證熔池為理想形狀，優化焊接過程。

3.1 健康安全：

觸電、焊接煙塵吸入、紅眼病（焊工眼睛直接觀察電弧）、接觸到焊接飛濺、以及被移動或者掉落的物體傷害。上述這些是現場工作崗位上常見的危險，如果将操作者（焊工）從焊接電弧附近挪開，則可以避免這些傷害。使用焊接攝像頭意味着操作者很少生病，減少職業病風險，降低法律義務，以及更安全和更健康的操作者。

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3.2 運行效率;

通過給焊接過程加裝攝像頭，操作者能夠清晰地觀察到焊絲的端部，以及周邊的環境。包括焊絲端部相對于焊縫的位置，填充焊絲的位置，焊絲（鎢極）高度，電弧的尺寸範圍，焊絲的高度，電弧的熱輸入以及其它參數，都可以通過使用攝像頭觀察焊接區域來監視。

使用焊接攝像頭，在焊接過程中燃弧時間增加，操作者不需要頻繁停止焊接過程來調整焊接狀态，例如重新設定焊絲幹伸長、鎢極高度、和焊槍的位置。

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3.3 實時驗證：

焊接攝像頭能夠讓操作者很快地确認在焊接過程中的故障原因。例如是否是焊縫摻入雜質，工件不對齊，氣體流量不合适，或者熔池/匙孔尺寸形狀不合适。

攝像頭能夠幫助确認問題發生的最有可能的原因，确保恢複繼續焊接時所采取的解決方案是有效的。

焊接攝像頭給操作者提供了能夠實時觀察焊接電弧以及周邊環境的可能，這些細節足以讓操作者判斷和調整焊接過程。操作者可以調整，例如将焊槍對準焊縫，焊絲對準焊槍，改變焊絲長度或者調整氣體流量，檢測熔池表面雜質或氣孔。通過保持熔池始終處于合适的形狀來優化整個焊接過程

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小結：

使用焊接攝像頭監視焊接過程并不是一個新概念，但開發一個寬動态範圍的焊接攝像頭能夠提供以前常規攝像頭所不能觀察到的更多的焊接細節問題。

這種創新性的産品克服了常規攝像頭由于強電弧光造成的像素飽和度，這種情況掩蓋了很多需要觀察的焊接細節。使得在觀察焊絲端部的同時，還能夠觀察到焊接周邊較暗的環境