本實用新型涉及焊接監(jiān)測技術領域，特別是涉及一種未焊透的實時監(jiān)測系統(tǒng)。

背景技術：

由于焊接過程經常受到來自各種因素的影響，焊縫中有時不可避免地會出現裂紋、氣孔、夾雜、未熔合、未焊透等缺陷。其中未焊透是最常見而又最嚴重的焊接缺陷之一。GB 6417—1986《金屬熔化焊焊縫缺陷分類及說明》對未焊透進行了定義：未焊透為在焊接時接頭的根部未完全熔透的現象。

一方面，未焊透減少了焊縫的有效截面積，破壞了焊接接頭的連續(xù)性，使焊接接頭的強度下降；另一方面，在焊縫未焊透的尖角部位容易產生應力集中，嚴重降低了焊縫的疲勞強度，使之可能成為裂紋源，從而造成對焊縫的破壞。因此，為了保證焊接構件的產品質量，國家規(guī)定必須對焊縫質量進行有效的檢測，其中，對未焊透缺陷的檢測尤為重要。

現有技術中，可以通過射線、超聲、磁粉、滲透、電磁等無損檢測方法實現未焊透的檢測。但是，現有檢測方法均是在焊接好的焊件上進行，也即需要在焊接后進行，無法在焊接過程中實時對焊接接頭是否存在未焊透的缺陷進行監(jiān)測。這種焊接后的檢測無法及時發(fā)現未焊透缺陷，也就無法及時調整焊接參數，增加了焊接的經濟成本和時間成本。

因此，如何設計一種未焊透的實時監(jiān)測系統(tǒng)，以便在焊接過程中對未焊透缺陷進行實時監(jiān)測，以及時調整參數避免未焊透缺陷的產生，成為本領域技術人員目前亟需解決的技術問題。

技術實現要素：

本實用新型的目的是提供一種未焊透的實時監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在焊接過程中對未焊透進行實時監(jiān)測，以及時調整參數，避免未焊透缺陷的產生，進而提高焊縫合格率，降低經濟和時間成本。

為實現上述目的，本實用新型提供了一種未焊透的實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括信號連接的測溫件和判定器，所述測溫件用于檢測待測點的實時溫度值，所述判定器中預存有所述待測點焊透時對應的溫度門檻值，用于根據所述實時溫度值是否低于對應的所述溫度門檻值判定是否存在未焊透缺陷。

本實用新型的實時監(jiān)測系統(tǒng)，選取了待測點，然后檢測該待測點的實時溫度值，并與該待測點焊透時的溫度門檻值進行對比，以根據實時溫度值是否低于溫度門檻值判定是否存在未焊透缺陷?？梢姡緦嵱眯滦湍軌蛟诤附舆^程中對待測點的溫度進行實時檢測，以及時與焊透時的溫度門檻值對比，如果實時溫度值低于溫度門檻值，則說明存在未焊透缺陷，可以及時調整焊接參數，以避免焊接形成的成品存在未焊透缺陷，進而避免瑕疵品的產生，提高焊縫合格率，有效指導焊接過程，降低經濟和時間成本。

可選地，還包括與所述判定器信號連接的指示器，用于指示監(jiān)測結果。

可選地，所述指示器包括用于顯示監(jiān)測結果的顯示器，以及對焊接缺陷和/或數據無效進行報警的報警器。

可選地，當具有兩個以上所述待測點時，所述判定器根據各所述實時溫度值與對應的所述溫度門檻值的比較結果，判定是否存在其他焊接缺陷；所述報警器包括對未焊透缺陷進行報警的第一報警件，以及對其他焊接缺陷和數據無效進行報警的第二報警件。

可選地，還包括控制裝置，與所述測溫件信號連接。

可選地，所述控制裝置還與焊接機和所述判定器信號連接。

可選地，所述控制裝置還與變位機信號連接，所述變位機設有用于固定待測焊件的工作臺。

附圖說明

圖1為本實用新型所提供實時監(jiān)測系統(tǒng)所采用的實時監(jiān)測方法在一種具體實施方式中的流程示意圖；

圖2為圖1所示實時監(jiān)測方法中焊接熔池以及待測點的分布示意圖；

圖3為圖1所示實時監(jiān)測方法中待測點的溫度分布示意圖；

圖4為本實用新型所提供實時監(jiān)測系統(tǒng)在一種具體實施方式中的結構示意圖。

圖1-4中：

焊接熔池R、待測線L、焊接機、復合焊槍a1、焊接機器人a2、激光器電源a3、保護氣a4、脈沖焊機a5、變位機b、測溫件c、控制裝置d、判定器e、中心測溫點s、第一熱傳導測溫點d1、第二熱傳導測溫點d2。

具體實施方式

本實用新型提供了一種未焊透的實時監(jiān)測系統(tǒng)，能夠在焊接過程中對未焊透進行實時監(jiān)測，以及時調整參數，避免未焊透缺陷的產生，進而提高焊縫合格率，降低經濟和時間成本。

以下結合附圖，對本實用新型進行具體介紹，以便本領域技術人員準確理解本實用新型的技術方案。

本文所述的第一、第二等詞僅為了區(qū)分結構相同或類似的不同部件，或者相同或類似的不同結構，不表示對順序的特殊限定。

如圖1所示，本實用新型提供了一種未焊透的實時監(jiān)測系統(tǒng)所采用的實時監(jiān)測方法，包括以下步驟：

S1：選取待測線L，在焊接接頭的焊接熔池R的前端、與焊接熔池R存在第一預定距離的位置選取一條線作為待測線L，該待測線L可以為垂直于焊縫中心線的直線；

S2：在待測線L上，選取焊縫中心線與該待測線L的交點作為中心測溫s，該中心測溫s形成一個待測點；

S3：在待測線L上，以中心測溫s為參照，在中心測溫s的兩側選取與中心測溫s相距第二預定距離的兩個點作為熱傳導測溫點，熱傳導測溫點關于中心測溫s對稱設置，并形成兩個待測點；

S4：選取焊接測試板，該焊接測試板與待測焊件的材料和厚度相同；

S5：采用與待測焊接相同的焊接方法和焊接工藝對焊接測試板進行焊接，并在焊接過程中測量剛好焊透時待測線L的溫度分布；

S6：由溫度分布提取中心測溫s和熱傳導測溫點的溫度值，作為對應的溫度門檻值，分別記為中心溫度門檻值Ts和熱傳導溫度門檻值Td；

S7：獲取中心測溫s和熱傳導測溫點的實時溫度值；

S8：判斷中心測溫s的實時溫度值是否低于中心溫度門檻值Ts，并且熱傳導測溫點的實時溫度值是否低于熱傳導溫度門檻值Td，均為是，則執(zhí)行步驟S11，否則執(zhí)行步驟S9：

S9：判斷是否中心測溫s的實時溫度值高于中心溫度門檻值Ts、且熱傳導測溫點的實時溫度值高于熱傳導溫度門檻值Td，是則執(zhí)行步驟S12，否則執(zhí)行步驟S10；

S10：指示存在未焊透以外的其他焊接缺陷或者數據無效；

S11：指示存在未焊透缺陷；

S12：指示不存在未焊透缺陷，待測焊件已經焊透。

在步驟S1中，焊接熔池R是指在焊接熱源作用下，焊件上所形成的具有一定幾何形狀的液態(tài)金屬部分，熔池結晶后形成焊縫。焊接熔池R的前端是指，在焊接過程中，以液態(tài)金屬的流動方向即焊接熔池R的推移方向為前方，待測焊件處于焊接熔池R前方的部分即為前端，或者說前端是焊接熔池R擴散方向的端部；以最終形成焊縫的延伸方向為前后方向，在前后方向上，以焊接熔池R的推移方向為前。

其中，待測線L應處于第一預定距離范圍內，以準確反映焊接狀態(tài)；隨著焊接進程的推進，待測線L會隨著焊接熔池R沿焊縫方向的向前推移而向前移動。待測線L可以為曲線或者直線，本實施例中，待測線L可以為直線，還可以垂直于焊縫中心線，焊縫中心線前后延伸。第一預定距離可以為5～10mm，即待測線L為距焊接熔池R的前端邊緣第一預定距離的未熔化區(qū)域內。

第一預定距離可以根據焊接熔池R的大小以及推移速度等進行確定，不限于上述范圍?？梢岳斫獾氖牵數谝活A定距離處于上述范圍時，距焊接熔池R的邊緣5-10mm處的未熔化區(qū)域內，待測線L的溫度直接受焊接熱源在焊接熔池R中熱輸入量的影響，所以，通過測待線上各待測點的溫度可以推斷焊接的熱源在焊接熔池R的熱作用情況。

在步驟S2中，中心測溫s的溫度最能夠反映焊接情況，可以選取焊縫中心線上的一個點作為中心測溫s，以有效監(jiān)測焊接情況，進而確定是否存在未焊透的情況。該中心測溫s可以反映焊接過程中熱源在焊縫中心的熱作用是否足夠，由此判斷焊縫中心的焊透情況。

在步驟S3中，還可以選擇兩個熱傳導測溫點作為待測點，以便與中心測溫s相互印證，更準確地判斷是否存在未焊透缺陷。熱傳導測溫點可以根據需要選擇，不限于兩個；通常，處于中心測溫s兩側的對稱點均可以同時作為熱傳導測溫點，但是，也可以在中心測溫s的兩側選擇任意點作為熱傳導測溫點，不限于關于中心測溫s對稱的方式進行選擇。

該熱傳導測溫點用于反映焊接過程中，熱源在焊接熔池R中的熱傳導作用是否良好，進而判斷焊透情況。

熱傳導測溫點與中心測溫s的距離為第二預定距離，該第二預定距離小于焊縫寬度的一半，可以為1/5～1/4個焊縫寬度，以保證熱傳導測溫點所對應的焊接熔池R不超過坡口尺寸，充分表明焊接熱源的熱量在焊接熔池R中的三維熱傳導效果。根據設計或工藝需要，在焊件的待焊部位加工并裝配形成一定幾何形狀的溝槽，稱為坡口；根據需要，坡口可以為K型、V型或U型等。焊接時，坡口作為焊接熔池R的主要承載空間，在選擇熱傳導測溫點時，如果距中心測溫s的第二預定距離控制在1/5～1/4個焊縫寬度，被選定的熱傳導測溫點通常會處于坡口尺寸范圍內，處于焊接熔池R向前推移時坡口的填充路徑上；根據該標準選取熱傳導測溫點，可以準確反應焊透情況。

在步驟S4和S5中選擇與待測焊件材料、厚度相同的板作為焊接測試板，并以相同的焊接方法和焊接工藝對焊接測試板進行焊接，以更好地反映待測焊件的焊接情況，使得測量得到的溫度分布更加接近于待測焊件在待測線L的溫度分布。

結合圖2和圖3，本實用新型中，為便于區(qū)分，可以將處于中心測溫s的兩個熱傳導測溫點分別記為第一熱傳導測溫點d1和第二熱傳導測溫點d2；溫度分布具體可以為溫度曲線，該溫度曲線以距離焊縫中心線的距離為橫坐標，以溫度為縱坐標。

在步驟S6中，獲取熱傳導溫度門檻值Td時，可以根據中心測溫s的橫坐標找到溫度分布上對應的點，然后找該點對應的縱坐標，記為中心溫度門檻值Ts；同理可以提取熱傳導溫度門檻值Td。

該熱傳導溫度門檻值Td和中心溫度門檻值Ts均是指焊接測試板剛好熔化時，分別對應的待測線L上熱傳導測溫點的溫度值，以及中心測溫s的溫度值。所謂門檻值就是指到達該溫度值時才能夠焊透，低于該溫度值則不能夠焊透，即焊透要求的最低溫度值。

以設置關于中心測溫s對稱的第一熱傳導測溫點d1和第二熱傳導測溫點d2為例，為提高熱傳導溫度門檻值Td的準確性，可以取第一熱傳導測溫點d1和第二熱傳導測溫點d2所對應溫度值的平均值作為兩者的熱傳導溫度門檻值Td，以更準確地反映熱傳導的情況。

通過試驗測得：不同焊接工藝下，鋼的中心溫度門檻值Ts為900℃～950℃之間，熱傳導溫度門檻值Td為380℃～430℃之間；鋁的中心溫度門檻值Ts為400℃～420℃之間，熱傳導溫度門檻值Td為285℃～315℃之間。

如上文所述，當熱傳導測溫點不對稱時，可以選擇熱傳導測溫點關于中心測溫s的對稱點作為參考點，并由溫度分布提取熱傳導測溫點以及參考點的溫度值，取兩個溫度值的平均值作為熱傳導測溫點的熱傳導溫度門檻值Td。

在步驟S7中，中心測溫s和熱傳導測溫點的實時溫度可以分別即為中心實時溫度值ts和熱傳導實時溫度值td，也可以按照步驟S6給出的方式獲取，即獲得溫度分布，然后由溫度分布上直接提取或取平均值。

在步驟S8中，將依照步驟S4-S6獲得的中心溫度門檻值Ts與依照步驟S7獲得的中心實時溫度值ts進行比較，并將依照步驟S4-S6獲得的熱傳導溫度門檻值Td與依照步驟S7獲得的熱傳導實時溫度值td進行比較：

若t_s＜T_s且t_d＜T_d，則判定焊接存在未焊透的情況，執(zhí)行步驟S11,指示存在未焊透缺陷，還可以發(fā)出存在未焊透缺陷的報警信號；

若t_s≥T_s且t_d≥T_d，則判定焊接無未焊透缺陷，執(zhí)行步驟S12，指示不存在未焊透缺陷，待測焊接已經焊透；

若t_s≥T_s但t_d＜T_d，或t_s＜T_s但t_d≥T_d，則判定焊接存在其他焊接缺陷，或者所測得的數據無效，按照步驟S10發(fā)出指示，還可以發(fā)出存在其他焊接缺陷或數據無效的報警信號。

在步驟S10和步驟S12中需要發(fā)出報警信號時，可用警報燈顏色作為不同的報警信號，對焊接缺陷或數據無效進行報警；當存在焊接缺陷時，還可以控制焊接機停止工作，以便及時對焊接參數進行調整，避免焊接缺陷的產生。試驗證明，本實用新型對焊接接頭的未焊透判定的置信度可達95％以上。

在上述基礎上，本實用新型可以按照步驟S1-S3選擇待測點，本領域技術人員應該可以理解，待測點也可以按照其他方式選取，待測點的個數甚至可以為一個，也就是說，本領域技術人員可以根據需要選取至少一個點作為待測點。

同時，關于待測點的選取，可以直接選取各個獨立的點作為待測點，而無需首先選取待測線L；但是，可以理解的是，待測線L的選取可以便于溫度的實時檢測以及溫度門檻值的獲取，提高檢測精度和效率。

而且，當按照步驟S1-S3選擇待測點時，中心測溫s可以表示熱源在焊縫中心線上的接觸傳導情況，熱傳導測溫點可以表示熱傳導的情況，進而通過中心測溫s和熱傳導測溫點的配合實現對未焊透的有效監(jiān)測。

此外，關于溫度門檻值的獲取，可以按照步驟S4-S6獲取，也可以按照其他方式，甚至可以直接測量得到各待測點的溫度門檻值，無需獲取溫度分布。但是，采用通過溫度分布提取溫度門檻值時，可以提高提取的準確性和精度。

再者，關于實時溫度值和溫度門檻值的獲取順序可以不受上述實施例的限制，本領域技術人員可以根據需要進行設置。

另外，上述步驟S8-S12的執(zhí)行順序可以不受限制，甚至可以同時執(zhí)行，無需按照上述順序依次執(zhí)行。

如圖4所示，本實用新型提供了一種未焊透的實時監(jiān)測系統(tǒng)，包括信號連接的測溫件c和判定器e，測溫件c用于檢測待測點的實時溫度值，可以為在線式紅外測溫儀，用于實時檢測處于焊接熔池R前端的待測線L的溫度分布，以便于提取實時溫度值和溫度門檻值；判定器e中預存有待測點焊透時對應的，并實時比較所述實時溫度值與對應的所述溫度門檻值，以根據實時溫度值是否低于對應的溫度門檻值判定是否存在未焊透缺陷；當實時溫度值低于溫度門檻值時，則判定存在未焊透缺陷。

本文所述的信號連接是指以有線或者無線實現信號交互傳遞的一種連接方式。

本實用新型的實時監(jiān)測系統(tǒng)還可以包括與所述判定器e信號連接的指示器，用于指示監(jiān)測結果，該監(jiān)測結果包括是否存在未焊透缺陷，是否存在其他焊接缺陷，以及檢測的數據是否有效等。

根據監(jiān)測結果，指示器可以包括顯示器和報警器，其中，顯示器用于顯示監(jiān)測結果，報警器用于發(fā)出報警信號，如存在未焊接缺陷的報警信號，存在其他焊接缺陷的報警信號，以及數據無效的報警信號。報警信號具體可以為聲光電的任意一種或者任意組合。

如上文所述，當具有兩個以上待測點時，判定器e還可以根據各待測點的實時溫度值與對應的溫度門檻值的比較結果，判定是否存在其他焊接缺陷，具體參照上文的實時監(jiān)測方法執(zhí)行。

當存在不同的監(jiān)測結果時，報警器可以包括第一報警件和第二報警件，其中，第一報警件用于對未焊透缺陷進行報警，第二報警件對其他焊接缺陷和數據無效進行報警。根據報警信號的不同，第一報警件和第二報警件可以選用不同的結構形式，如報警燈、警鳴器等。

再者，本實用新型還可以包括控制裝置d，該控制裝置d與測溫件c信號連接，以控制測溫件c進行實時測溫。

此時，該控制裝置d還與焊接機和判定器e信號連接，以便在監(jiān)測到焊接缺陷時控制所述焊接機停止工作。當監(jiān)測到焊接缺陷時，判定器e將監(jiān)測結果傳遞給控制裝置d，控制裝置d接收信號后控制焊接機停止工作；此時，還可以根據監(jiān)測結果調整焊接參數，以彌補或克服焊接缺陷。

具體地，焊接機可以為脈沖激光焊接機，可以包括復合焊槍a1、焊接機器人a2、激光器電源a3、保護氣a4和脈沖焊機a5。

該控制裝置d還可以與變位機b信號連接，變位機b用于固定待測焊件，設有用于固定待測焊件的工作臺，控制裝置d可以控制變位機b，以使得變位機b改變工作臺的位置，進而將待測焊件定位在便于焊接的最佳位置，以便于焊接機進行焊接，提高焊接質量。

需要說明的是，控制裝置d、焊接機、變位機b、測溫件c以及判定器e均可以參照現有技術進行設置，此處不再對各個部件的結構進行詳細說明。

以上對本實用新型所提供未焊透的實時監(jiān)測系統(tǒng)進行了詳細介紹。本文中應用了具體個例對本實用新型的原理及實施方式進行了闡述，以上實施例的說明只是用于幫助理解本實用新型的核心思想。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以對本實用新型進行若干改進和修飾，這些改進和修飾也落入本實用新型權利要求的保護范圍內。