焊接电弧高速摄影技术及其同步装置

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1、第33卷第l期Voi.33No.l2003年l月EiectricweidingmachineJan.2003杨运强l，张晓琪l，李俊岳2，李桓2(l.株洲工学院，湖南株洲4l2008；2.天津大学，天津300072)摘要：高速摄影是一种先进实用的实验手段，广泛用于焊接熔滴过渡研究中。着重介绍了这一技术应用的背光技术和同步技术，并实际设计了高速摄影同步装置，实现了多种信息同步的高速摄影。关键词：高速摄影；同步；焊接电弧中图分类号：TG403文献标识码：A文章编号：l00l-2303(2003)0l-00ll-04Technologyofhigh-speedphotographo

2、fwelding-arcanditssynchronizerYANGYun-giangl，ZHANGXiao-gil，LIJun-yue2，LIHuan2(l.ZhuzhouInstituteofTechnoiogy，Zhuzhou4l2008，China；2.TianjinUniversity，Tianjin300072，China)Abstract：High-speedphotographisanadvancedusefuimethod,whichiswideiyusedintheresearchworkofdropiettransferofweidingarc.This

3、papermainiyintroducesthebackiighttechnoiogyandsynchronizestechnoiogy，andanewsynchronizer，reaiizesmuiti-signaisynchronizeofhigh-speedphotographyofweidingarc.Keywords：high-speedphotograph；synchronization；weidingarc前言型的不同而不同，图l是焊接电弧高速摄影装置图。高速摄影!高速摄像技术是一种先进的测试手其中图la是背光光源为氙灯、碘钨灯的摄影装置，图lb段，它能把一个高

4、速的运动过程或高速瞬变过程的是背光光源为激光的摄影装置。空间信息和时间信息联系在一起，作为能够记录高速过程的一种手段，在焊接中，常用于熔滴过渡过程的研究[l]。目前，很多单位都购置了或正准备购置高速摄影或高速摄像机，但使用上尚存在一些问题，影响了设备的正常应用。在此就这方面的问题进行分析，并介绍一些解决办法。1背光技术及其光路由于电弧是一个高亮度辐射光源，直接取像看不到其内部变化过程，必须采用背光技术取像，对背光的要求是在高速摄影胶片处所接受的光的强度必须至少强于电弧本身的弧光。背光及其光路的选用和配合直接影响高速摄影摄像质量。可以选用的背光光源有2类，一类是以氙灯、碘图l高

5、速摄影光路示意图钨灯为代表的点光源背光光源；另一类是以激光为由于背光光源为点光源(如氙灯、碘钨灯)，其自代表的平行光背光光源。摄影!摄像装置也因背光类身光强与距离的平方成反比，与电弧类似，因此，必收稿日期：2002-08-27须利用反射和透镜聚焦作用，使光源收敛，以提高基金项目：国家自然科学基金资助项目(59975068)光源的利用率，同时，其光谱选择性比不上激光，难以作者简介：杨运强(l966—)，男，湖南宁乡人，教授，博士，现为利用滤光片衰减弧光，滤除弧光的任务完全由小孔北京工业大学机电学院博士后，主要从事焊接物理及焊接自动控制研究工作。光阑来承担。由于背光光源具有一定尺

6、寸，不能通过；／。。／。。。箩。／？。。／／路。／。。。·ll·研究与设计第33卷透镜严格聚焦于一点，因此光阑小孔直径也不能太熔滴过渡过程所对应的电弧各种信息之间的关系，小，滤除弧光的作用是有限的。加大背光功率，提高从中发现一些电弧的变化特征。背光!电弧光的比值是提高图像效果的首选途径。高速摄影胶片图像与计算机所采得的信号必背光光源为平行光源(一般为激光)时，由于激须有一个同步媒介才能使它们紧密联系在一起。高光为单色平行光源，可以通过透镜聚焦成一个很小速摄影所摄得的图像是拍摄过程的某些不连续时的点，在光强比的调节上具有独特的优越性。因此，间点的像，它与连续的信号变化通过时标媒

7、体就可利用扩束和聚焦作用能够拍出视场较大的、清晰程以进行对应。因此，最好的信号媒介莫过于脉冲电信度较好的画面。由于激光为单色光，使干涉滤光片的号，利用该信号可以在胶片上打下信号点，同时又选择比较容易，可以使在高速摄影胶片处所接受的可以送计算机采集。通过计算机采得的脉冲信号和光的强度远高于电弧弧光，同时还可以用小孔光阑胶片上信号点对照，就可以实现多信号的同步。调节弧光与背光的比例。激光为背光不足之处是由因为高速摄影开始时存在胶片加速过程，当胶于激光的相干性，光路中的污物(如镜头上的灰尘片加速到正常速度后所