用于紅外焊接質(zhì)量檢測(cè)的熱成像系統(tǒng)

MoviTherm公司開(kāi)發(fā)了一種用于紅外焊接的熱成像檢測(cè)系統(tǒng)。紅外焊接是一種使用紅外輻射將物體連接在一起的方法。紅外輻射產(chǎn)生熱量并將熱量高度集中，聚集的熱量能夠熔化物體上的指定表面，以在不影響物體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的情況下，將物體連接或融合在一起。實(shí)現(xiàn)這個(gè)焊接過(guò)程，需要將被焊接的物體放置在焊接夾具中來(lái)完成。焊接夾具用于對(duì)被焊接的物體進(jìn)行固定、定位，然后對(duì)紅外熱源（發(fā)射器）進(jìn)行定位，以便熱量可以集中在兩個(gè)被焊接對(duì)象之間的最佳點(diǎn)。發(fā)射器安裝在一個(gè)滾筒設(shè)備上，然后將其定位在待焊接的物體之間，并為焊接提供最佳溫度。紅外發(fā)射器是由石英玻璃制成的燈泡。它們產(chǎn)生熱量并將熱量聚集，以滿足執(zhí)行焊接對(duì)熱量的需求。發(fā)射器可以產(chǎn)生3300°F~4400°F之間的熱能，并可以在1s內(nèi)達(dá)到這樣的工作溫度。一旦被焊接物體上的指定區(qū)域熔化（這一過(guò)程通常需要幾秒鐘），物體就會(huì)被機(jī)械地?cái)D壓在一起以實(shí)現(xiàn)連接。紅外焊接特別適用于連接熱塑性材料。與其他焊接/固定方法相比，紅外焊接具有以下重要優(yōu)勢(shì)：需要更少的能源，從而降低能源成本；是一種非接觸、無(wú)顆粒的焊接過(guò)程；可以實(shí)現(xiàn)密封焊接；可以焊接各種不同材料；對(duì)輪廓分型線沒(méi)有限制。紅外焊接面臨的挑戰(zhàn)MoviTherm公司業(yè)務(wù)發(fā)展副總裁DavidBursell表示，紅外焊接雖然非常有用、有效且節(jié)能，但它也面臨一些挑戰(zhàn)。首先，紅外焊接對(duì)反射材料沒(méi)有那么有效，即使是肉眼看不出反光的材料。保持強(qiáng)焊接的最佳熱水平，是焊接過(guò)程的重要組成部分。例如，如果發(fā)射器斷電，焊縫中可能會(huì)有一個(gè)“冷點(diǎn)”，這會(huì)削弱焊縫的連接質(zhì)量。另一個(gè)挑戰(zhàn)是保持材料的均勻性。這是一個(gè)出乎意料、但卻非常重要的發(fā)現(xiàn)。MoviTherm公司的一位客戶在一個(gè)生產(chǎn)批次中遭遇了焊縫質(zhì)量的急劇下降——事實(shí)上，是焊接質(zhì)量檢測(cè)讓他們發(fā)現(xiàn)了這種情況。經(jīng)過(guò)從焊接完的產(chǎn)品到原材料的過(guò)程追溯，最終發(fā)現(xiàn)該生產(chǎn)批次使用的原材料被存放在了與平時(shí)不同的地方——它們被存放在了溫度不可控的環(huán)境中，結(jié)果導(dǎo)致材料在焊接前的初始溫度發(fā)生了變化，進(jìn)而導(dǎo)致了焊縫質(zhì)量下降?？蛻粢庾R(shí)到這個(gè)問(wèn)題后，隨即將原材料存放在了溫度可控的環(huán)境中，以保持適當(dāng)?shù)?、可重?fù)的均勻溫度，從而確?？芍貜?fù)的最佳焊接效果。設(shè)計(jì)檢測(cè)系統(tǒng)MoviTherm公司大約五年前首次推出了熱成像紅外檢測(cè)系統(tǒng)。這個(gè)系統(tǒng)從一個(gè)連接到計(jì)算機(jī)的熱成像相機(jī)開(kāi)始演進(jìn)。連接到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的熱成像相機(jī)系統(tǒng)，本質(zhì)上是每個(gè)版本演進(jìn)的基礎(chǔ)。與工作在可見(jiàn)光波段的傳統(tǒng)相機(jī)不同，熱成像相機(jī)可以通過(guò)捕獲不同水平的紅外光來(lái)探測(cè)紅外輻射（熱量）；這些紅外光肉眼不可見(jiàn)，但可以被感知到熱量，感知到的熱量強(qiáng)弱取決于紅外光的水平和強(qiáng)度。所有物體都會(huì)發(fā)射某種類型和某種水平的紅外輻射。但是，熱成像相機(jī)并不是測(cè)量溫度，而是通過(guò)分析熱特征來(lái)計(jì)算溫度。例如，使用熱成像相機(jī)，消防部門(mén)可以發(fā)現(xiàn)并消除不透明的厚墻壁后面電線過(guò)熱等潛在危險(xiǎn)，因?yàn)闊岢上裣鄼C(jī)不僅可以看到墻壁表面本身的熱特征，還可以看到并區(qū)分隱藏在墻壁后面、人眼或可見(jiàn)光相機(jī)看不見(jiàn)的過(guò)熱電線，或更強(qiáng)烈的熱量特征。用于塑料焊接的MoviThermTSI檢測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用了同樣的技術(shù)。MoviTherm與HAIndustries公司合作開(kāi)發(fā)的這套交鑰匙型在線解決方案，能夠提供熱測(cè)量功能，以確保整個(gè)焊接表面保持合適的溫度。該檢測(cè)系統(tǒng)通常包含至少四臺(tái)相機(jī)、一臺(tái)工業(yè)計(jì)算機(jī)和觸摸屏。相機(jī)采用的是MoviTherm的A700SmartSensorFLIR相機(jī)，具有640×480熱像素分辨率，測(cè)量精度為±2°C，精確電動(dòng)聚焦，兼容PoE和GenICam協(xié)議。圖2：紅外熱成像檢測(cè)系統(tǒng)。檢測(cè)系統(tǒng)是如何工作的？該檢測(cè)系統(tǒng)可以根據(jù)客戶要求進(jìn)行配置，但目標(biāo)基本相同：在焊接完成后、焊縫冷卻前，盡可能快地（最好是在1s內(nèi)）進(jìn)行檢測(cè)。Bursell說(shuō)：“這關(guān)乎時(shí)間、視線和距離。我們希望有盡可能多的像素落在物體上。必須有一條清晰的路徑去到相機(jī)正在掃描的任何物體。我們希望在盡可能接近焊接完成的地方拍攝圖像，并且希望相機(jī)在盡可能靠近的地方能夠正常工作?！焙附油瓿珊?，熱成像相機(jī)掃描被焊接的物體，并將圖像傳送到計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)持續(xù)從相機(jī)捕獲15位數(shù)據(jù)流，并使用MoviTherm公司編寫(xiě)和開(kāi)發(fā)的軟件分析這些數(shù)據(jù)。質(zhì)量參數(shù)取決于被焊接物。利用MoviTherm軟件，計(jì)算機(jī)會(huì)確定焊縫是否符合參數(shù)要求。如果不符合，則可以對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)置，以提醒現(xiàn)場(chǎng)操作員。該系統(tǒng)還可以設(shè)置為連接到云，通過(guò)電子郵件、文本或語(yǔ)音消息向場(chǎng)外的個(gè)人發(fā)送警報(bào)。如果需要，該系統(tǒng)甚至可以被編程來(lái)停止焊接過(guò)程，以防止問(wèn)題得到糾正之前，繼續(xù)進(jìn)行不合格的焊接。測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)在檢測(cè)系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具有FTP傳輸能力，可以將檢測(cè)結(jié)果卸載到網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器。Bursell說(shuō)，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)執(zhí)行所有這些功能。未來(lái)前景目前，該檢測(cè)系統(tǒng)只是檢測(cè)焊縫本身；接下來(lái)發(fā)展的下一步可能是增加雙重檢測(cè)功能，例如實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)發(fā)射器功率的能力，以幫助更早地檢測(cè)出故障的發(fā)射器，并自動(dòng)調(diào)整功率，以增強(qiáng)熱量生成。雖然客戶很可能已經(jīng)在監(jiān)測(cè)功率水平，并且功率損失可以從檢測(cè)結(jié)果中反推出來(lái)，例如探測(cè)冷點(diǎn)的增加或不良焊縫的擴(kuò)散，但將所有這些功能自動(dòng)化的能力將是一種進(jìn)步，這無(wú)疑也是可能實(shí)現(xiàn)的?！鞍l(fā)射器發(fā)生任何變化（