權(quán)利要求書： 

1.一種基于紅外熱像儀的焊接預(yù)熱溫度與層間溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于帶有無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)功能的紅外熱像儀（1）固定于豎直平面角度調(diào)整裝置（9）上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)紅外熱像儀（1）平面角度的調(diào)整；活動(dòng)卡具（10）與豎直平面角度調(diào)整裝置（9）通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷相連，同時(shí)活動(dòng)卡具（10）通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷與第一支臂（2）相連，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)卡具（10）的小范圍的平面調(diào)節(jié)；第一支臂（2）通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸與第二支臂（3）相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第一支臂（2）的上下移動(dòng)；第二支臂（3）與第三支臂（4）通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第二支臂（3）的上下移動(dòng)；第三支臂（4）與水平平面角度調(diào)整裝置（12）相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第三支臂（4）的固定與平面角度調(diào)整旋轉(zhuǎn)；水平平面角度調(diào)整裝置（12）與支撐桿（5）相連，支撐桿（5）固定在底板（7）上；通過(guò)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)紅外熱像儀（1）測(cè)量區(qū)域的調(diào)整。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外熱像儀的焊接預(yù)熱溫度與層間溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于固定軸（6）與限位環(huán)（11）固定在底板（7）上，滾動(dòng)齒輪（8）固定在固定軸（6）上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外熱像儀的焊接預(yù)熱溫度與層間溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于柔性軌道（13）通過(guò)磁吸夾具（14）相連，并由磁力控制器（15）控制磁力產(chǎn)生與退磁。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外熱像儀的焊接預(yù)熱溫度與層間溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于柔性軌道（13）、磁吸夾具（14）以及滾動(dòng)齒輪（8）相結(jié)合，來(lái)實(shí)現(xiàn)紅外熱像儀（1）的移動(dòng)，從而進(jìn)行沿軌道焊接區(qū)域的溫度測(cè)量。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于紅外熱像儀的焊接預(yù)熱溫度與層間溫度監(jiān)測(cè)裝置，其特征在于具有無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)功能的紅外熱像儀（1）可以將測(cè)溫?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步于計(jì)算機(jī)中，通過(guò)專用軟件進(jìn)行焊接預(yù)熱與焊接溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

說(shuō)明書： 一種基于紅外熱像儀的焊接預(yù)熱溫度與層間溫度監(jiān)測(cè)裝置技術(shù)領(lǐng)域[0001] 本實(shí)用新型涉及一種焊接預(yù)熱溫度與層間溫度的監(jiān)測(cè)方法與裝置，尤其適用于冷裂紋傾向較大的高強(qiáng)鋼、以及表面存在曲率的構(gòu)件在焊接過(guò)程中非接觸、可視化、實(shí)時(shí)的焊接預(yù)熱與層間溫度監(jiān)測(cè)。背景技術(shù)[0002] 對(duì)于低合金高強(qiáng)鋼，當(dāng)材料壁厚超過(guò)一定厚度或屈服強(qiáng)度超過(guò)600MPa時(shí)，由于材料自身特性，材料的冷裂紋傾向較大，冷裂紋的產(chǎn)生會(huì)對(duì)焊接件的結(jié)構(gòu)安全造成影響。為了避免產(chǎn)生冷裂紋，一般在焊前對(duì)坡口兩側(cè)各75?100mm的范圍內(nèi)進(jìn)行預(yù)熱，同時(shí)控制焊接層間溫度，防止因焊接接頭冷卻速度過(guò)快進(jìn)而產(chǎn)生冷裂紋。[0003] 目前，焊接預(yù)熱溫度與層間溫度的測(cè)量方法主要為接觸式的熱電偶測(cè)溫法與非接觸式的紅外測(cè)溫法兩種。在高強(qiáng)鋼的焊接過(guò)程中，由于高強(qiáng)鋼表面禁止鉆孔，無(wú)法采用鉆孔后埋入熱電偶的方式進(jìn)行測(cè)溫，僅能使用表面接觸式熱電偶進(jìn)行測(cè)量，同時(shí)在測(cè)量表面存在曲率的構(gòu)件時(shí)，即使采用磁吸式熱電偶，表面貼合效果也較差，導(dǎo)致測(cè)溫效果不佳。大型構(gòu)件焊前預(yù)熱時(shí)，由于預(yù)熱范圍較大，部分區(qū)域溫度可能不滿足焊接工藝要求。采用熱電偶測(cè)溫法進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，需要布置大量熱電偶，且位于焊道的熱電偶，需要在焊接前進(jìn)行拆除，影響焊接人員操作效率。而紅外測(cè)溫法通過(guò)材料的輻射能量來(lái)表征材料的能量狀態(tài)，不受表面曲率的影響，但傳統(tǒng)的紅外測(cè)溫槍僅能對(duì)點(diǎn)狀區(qū)域的溫度進(jìn)行，而使用紅外熱像儀可以對(duì)大范圍的焊接區(qū)域進(jìn)行實(shí)時(shí)、可視化的溫度監(jiān)測(cè)，從而及時(shí)發(fā)現(xiàn)溫度異常區(qū)域。因此，提供一種可以大范圍、可視化、實(shí)時(shí)的焊接溫度在線監(jiān)測(cè)裝置對(duì)于高強(qiáng)鋼實(shí)施精細(xì)化焊接質(zhì)量保證具有重要的工程價(jià)值。

實(shí)用新型內(nèi)容

[0004] 本實(shí)用新型提出了一種適用于焊前預(yù)熱與層間溫度的可視化、實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，旨在解決目前大型高強(qiáng)鋼構(gòu)件在焊接預(yù)熱與層間溫度監(jiān)測(cè)過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行大范圍、可視化的實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)難題。[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供如下技術(shù)方案：一種基于紅外熱像儀的焊接預(yù)熱溫度與層間溫度監(jiān)測(cè)裝置，由測(cè)溫模塊、機(jī)械模塊、運(yùn)動(dòng)模塊與柔性軌道模塊組成。其中測(cè)溫模塊由內(nèi)嵌無(wú)線傳輸裝置與運(yùn)動(dòng)軌跡記錄裝置的紅外熱像儀組成，可以將所測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)限傳輸至計(jì)算機(jī)，通過(guò)專用軟件可以處理紅外熱像儀所拍攝視場(chǎng)的溫度結(jié)果，對(duì)特定區(qū)域以及大范圍的焊接過(guò)程進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。[0006] 機(jī)械模塊由活動(dòng)卡具、多軸支架、平面角度調(diào)節(jié)裝置以及支架固定裝置組成，紅外熱像儀通過(guò)平面角度調(diào)節(jié)裝置、活動(dòng)卡具與多軸支架相連，進(jìn)而調(diào)整紅外熱像儀的測(cè)量區(qū)域。運(yùn)動(dòng)模塊由固定在機(jī)械模塊的限位環(huán)、固定軸與滾動(dòng)齒輪組成。[0007] 柔性軌道模塊由柔性軌道以及磁吸夾具組成。滾動(dòng)齒輪與外接電動(dòng)機(jī)相連，可以結(jié)合實(shí)際焊接速度調(diào)整裝置整體的運(yùn)動(dòng)速度，從而對(duì)即將施焊區(qū)域的預(yù)熱溫度與層間溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果是：[0009] 1.本實(shí)用新型通過(guò)多軸支架與平面角度調(diào)節(jié)裝置可以對(duì)紅外熱像儀的位置進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而改變紅外熱像儀測(cè)量區(qū)域。[0010] 2.通過(guò)滾動(dòng)齒輪、外接電動(dòng)機(jī)與柔性軌道可以使測(cè)溫裝置沿軌道路徑進(jìn)行溫度測(cè)量，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)即將施焊區(qū)域的預(yù)熱溫度與層間溫度的監(jiān)測(cè)，同時(shí)結(jié)合紅外熱像儀的運(yùn)動(dòng)軌跡記錄模塊，實(shí)現(xiàn)測(cè)量位置與溫度數(shù)據(jù)的對(duì)應(yīng)。[0011] 3.測(cè)量區(qū)域的位置與溫度數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線傳輸裝置記錄在電腦中，通過(guò)專用軟件可以讀取任意運(yùn)動(dòng)位置所測(cè)量視場(chǎng)中各位置的溫度數(shù)據(jù)，對(duì)焊接生產(chǎn)過(guò)程中的質(zhì)量控制數(shù)字化以及可追溯性提供了手段與依據(jù)。附圖說(shuō)明[0012] 圖1是本實(shí)用新型測(cè)溫裝置測(cè)溫模塊、機(jī)械模塊與運(yùn)動(dòng)模塊的整體結(jié)構(gòu)正視圖。[0013] 圖2是本實(shí)用新型測(cè)溫裝置測(cè)溫模塊、機(jī)械模塊與運(yùn)動(dòng)模塊的整體結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。[0014] 圖3是本實(shí)用新型測(cè)溫裝置測(cè)溫模塊、機(jī)械模塊與運(yùn)動(dòng)模塊的整體結(jié)構(gòu)斜視圖。[0015] 圖4是本實(shí)用新型測(cè)溫裝置柔性軌道模塊的整體結(jié)構(gòu)示意圖。[0016] 圖5為本實(shí)用新型測(cè)溫裝置所測(cè)量焊件的整體溫度云圖以及手動(dòng)添加的溫度監(jiān)測(cè)線的位置以及該監(jiān)測(cè)線上的溫度測(cè)量特征結(jié)果示意圖。[0017] 圖6為本實(shí)用新型測(cè)溫裝置沿圖5中監(jiān)測(cè)線所測(cè)得的溫度結(jié)果。[0018] 圖7為本實(shí)用新型測(cè)溫裝置所測(cè)量焊件的整體溫度云圖以及在手動(dòng)添加的矩形溫度監(jiān)測(cè)區(qū)域的位置與該區(qū)域的溫度測(cè)量特征結(jié)果示意圖。[0019] 圖中標(biāo)記說(shuō)明：1?紅外熱像儀、2?支臂、3?支臂、4?支臂、5?支撐桿、6?固定軸、7?底板、8?滾動(dòng)齒輪、9?平面角度調(diào)整裝置、10?活動(dòng)卡具、11?限位環(huán)、12?平面角度調(diào)整裝置、13?柔性軌道、14?磁吸夾具、15?磁力控制器。

具體實(shí)施方式[0020] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的附圖，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案具體實(shí)施過(guò)程做詳細(xì)說(shuō)明：[0021] 如圖1至圖7所示，本實(shí)用新型中一種基于紅外熱像儀的焊接預(yù)熱溫度與層間溫度監(jiān)測(cè)裝置主要由測(cè)溫模塊、機(jī)械模塊、運(yùn)動(dòng)模塊以及柔性軌道模塊組成。[0022] 測(cè)溫模塊由具有運(yùn)動(dòng)軌跡記錄模塊與無(wú)線傳輸數(shù)據(jù)功能的紅外熱像儀1組成。[0023] 機(jī)械模塊由第一支臂2、第二支臂3、第三支臂4、支撐桿5、豎直平面角度調(diào)整裝置9、12與活動(dòng)卡具10組成，其中紅外熱像儀1與豎直平面角度調(diào)整裝置9相連，可以使紅外熱像儀1實(shí)現(xiàn)角度的變換；活動(dòng)卡具10與豎直平面角度調(diào)整裝置9相連；活動(dòng)卡具10通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷與第一支臂2相連，進(jìn)而可以實(shí)現(xiàn)活動(dòng)卡具10的小范圍平面調(diào)節(jié)；第一支臂2通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸與第二支臂3相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第一支臂2的上下移動(dòng)；第二支臂3與第三支臂4通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷軸相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第二支臂3的上下移動(dòng)；第三支臂4與水平平面角度調(diào)整裝置12相連，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)第三支臂4的固定與平面旋轉(zhuǎn)；水平平面角度調(diào)整裝置12與支撐桿5相連。支撐桿5與底板7相連。

[0024] 運(yùn)動(dòng)模塊由固定軸6、限位環(huán)11、滾動(dòng)齒輪8組成，滾動(dòng)齒輪可以通過(guò)外接電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)。[0025] 柔性軌道模塊由柔性軌道13、磁吸夾具14以及磁力控制器15組成，軌道可以根據(jù)測(cè)量范圍進(jìn)行延長(zhǎng)。[0026] 實(shí)施例一：當(dāng)測(cè)量固定焊接區(qū)域的預(yù)熱溫度與層間溫度時(shí)，僅需要測(cè)溫模塊、機(jī)械模塊以及磁吸夾具，底板7固定在磁吸夾具14上，通過(guò)調(diào)整豎直平面角度調(diào)整裝置9、第一支臂2、第二支臂3以及水平平面角度調(diào)整裝置12，使紅外熱像儀1的測(cè)量視場(chǎng)包含測(cè)量區(qū)域，進(jìn)而在預(yù)熱與焊接過(guò)程中對(duì)測(cè)量區(qū)域的溫度進(jìn)行同步記錄，同時(shí)借助專用軟件對(duì)特定位置與區(qū)域進(jìn)行溫度監(jiān)測(cè)。自選監(jiān)測(cè)線上的溫度結(jié)果如圖5與圖6所示，自選監(jiān)測(cè)面上的溫度結(jié)果如圖7所示，同時(shí)還可以將低于或高于預(yù)熱與層間溫度時(shí)的色階設(shè)定為特定顏色，進(jìn)而通過(guò)可視化的測(cè)試結(jié)果對(duì)溫度異常的區(qū)域快速進(jìn)行區(qū)分。[0027] 實(shí)施例二：當(dāng)測(cè)量大范圍焊接區(qū)域的預(yù)熱溫度與層間溫度時(shí)，需要使用測(cè)溫模塊、機(jī)械模塊、運(yùn)動(dòng)模塊與柔性軌道模塊，滾動(dòng)齒輪8與柔性軌道13相連并通過(guò)磁吸夾具14固定，通過(guò)調(diào)整豎直平面角度調(diào)整裝置9、第一支臂2、第二支臂3以及水平平面角度調(diào)整裝置12，使紅外熱像儀1的測(cè)量視場(chǎng)包含測(cè)量區(qū)域，在測(cè)溫前將測(cè)溫裝置沿柔性軌道13進(jìn)行空走，通過(guò)紅外熱像儀1中的運(yùn)動(dòng)軌跡記錄模塊形成測(cè)溫區(qū)域的實(shí)際軌跡記錄，隨后返回原點(diǎn)，將外接電動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度調(diào)整至與焊接速度同步，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)測(cè)溫位置與測(cè)溫結(jié)果的同步監(jiān)測(cè)與記錄。