用于紅外焊接質(zhì)量檢測的熱成像系統(tǒng)

MoviTherm公司開發(fā)了一種用于紅外焊接的熱成像檢測系統(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)強度的情況下，將物體連接或融合在一起。實現(xiàn)這個焊接過程，需要將被焊接的物體放置在焊接夾具中來完成。焊接夾具用于對被焊接的物體進行固定、定位，然后對紅外熱源（發(fā)射器）進行定位，以便熱量可以集中在兩個被焊接對象之間的最佳點。發(fā)射器安裝在一個滾筒設(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（這一過程通常需要幾秒鐘），物體就會被機械地擠壓在一起以實現(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：需要更少的能源，從而降低能源成本；是一種非接觸、無顆粒的焊接過程；可以實現(xiàn)密封焊接；可以焊接各種不同材料；對輪廓分型線沒有限制。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，紅外焊接對反射材料沒有那么有效，即使是肉眼看不出反光的材料。保持強焊接的最佳熱水平，是焊接過程的重要組成部分。例如，如果發(fā)射器斷電，焊縫中可能會有一個“冷點”，這會削弱焊縫的連接質(zhì)量。另一個挑戰(zhàn)是保持材料的均勻性。這是一個出乎意料、但卻非常重要的發(fā)現(xiàn)。MoviTherm公司的一位客戶在一個生產(chǎn)批次中遭遇了焊縫質(zhì)量的急劇下降——事實上，是焊接質(zhì)量檢測讓他們發(fā)現(xiàn)了這種情況。經(jīng)過從焊接完的產(chǎn)品到原材料的過程追溯，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，進而導(dǎo)致了焊縫質(zhì)量下降?？蛻粢庾R到這個問題后，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)計檢測系統(tǒng)MoviTherm公司大約五年前首次推出了熱成像紅外檢測系統(tǒng)。這個系統(tǒng)從一個連接到計算機的熱成像相機開始演進。連接到計算機系統(tǒng)的熱成像相機系統(tǒng)，本質(zhì)上是每個版本演進的基礎(chǔ)。與工作在可見光波段的傳統(tǒng)相機不同，熱成像相機可以通過捕獲不同水平的紅外光來探測紅外輻射（熱量）；這些紅外光肉眼不可見，但可以被感知到熱量，感知到的熱量強弱取決于紅外光的水平和強度。所有物體都會發(fā)射某種類型和某種水平的紅外輻射。但是，熱成像相機并不是測量溫度，而是通過分析熱特征來計算溫度。例如，使用熱成像相機，消防部門可以發(fā)現(xiàn)并消除不透明的厚墻壁后面電線過熱等潛在危險，因為熱成像相機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、人眼或可見光相機看不見的過熱電線，或更強烈的熱量特征。用于塑料焊接的MoviThermTSI檢測系統(tǒng)應(yīng)用了同樣的技術(shù)。MoviTherm與HAIndustries公司合作開發(fā)的這套交鑰匙型在線解決方案，能夠提供熱測量功能，以確保整個焊接表面保持合適的溫度。該檢測系統(tǒng)通常包含至少四臺相機、一臺工業(yè)計算機和觸摸屏。相機采用的是MoviTherm的A700SmartSensorFLIR相機，具有640×480熱像素分辨率，測量精度為±2°C，精確電動聚焦，兼容PoE和GenICam協(xié)議。圖2：紅外熱成像檢測系統(tǒng)。檢測系統(tǒng)是如何工作的？該檢測系統(tǒng)可以根據(jù)客戶要求進行配置，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)）進行檢測。Bursell說：“這關(guān)乎時間、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，并且希望相機在盡可能靠近的地方能夠正常工作?！焙附油瓿珊螅瑹岢上裣鄼C掃描被焊接的物體，并將圖像傳送到計算機，計算機持續(xù)從相機捕獲15位數(shù)據(jù)流，并使用MoviTherm公司編寫和開發(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，計算機會確定焊縫是否符合參數(shù)要求。如果不符合，則可以對系統(tǒng)進行設(shè)置，以提醒現(xiàn)場操作員。該系統(tǒng)還可以設(shè)置為連接到云，通過電子郵件、文本或語音消息向場外的個人發(fā)送警報。如果需要，該系統(tǒng)甚至可以被編程來停止焊接過程，以防止問題得到糾正之前，繼續(xù)進行不合格的焊接。測量結(jié)果存儲在檢測系統(tǒng)中，該系統(tǒng)具有FTP傳輸能力，可以將檢測結(jié)果卸載到網(wǎng)絡(luò)或服務(wù)器。Bursell說，該系統(tǒng)能夠?qū)崟r執(zhí)行所有這些功能。未來前景目前，該檢測系統(tǒng)只是檢測焊縫本身；接下來發(fā)展的下一步可能是增加雙重檢測功能，例如實時監(jiān)測發(fā)射器功率的能力，以幫助更早地檢測出故障的發(fā)射器，并自動調(diào)整功率，以增強熱量生成。雖然客戶很可能已經(jīng)在監(jiān)測功率水平，并且功率損失可以從檢測結(jié)果中反推出來，例如探測冷點的增加或不良焊縫的擴散，但將所有這些功能自動化的能力將是一種進步，這無疑也是可能實現(xiàn)的?！鞍l(fā)射器發(fā)生任何變化（