案例分享 | 浅谈高速摄像机在MIG焊焊接领域应用

       千眼狼高速焊接测量系统成功助力奇瑞新能源焊接实验室（MIG焊设备）工程师们成功观测到熔滴过渡全过程，提高焊接稳定性。

MIG焊及熔滴过渡形式简介

       MIG焊（melt insert-gas welding）熔化极惰性气体保护焊与TIG焊（常见非熔化极）不同，MIG焊采用可熔化的焊丝作为电极，以连续送进的焊丝与被焊工件之间燃烧的电弧作为热源来熔化焊丝与母材金属。焊丝不断熔化以熔滴形式过渡到焊池中，与熔化的母材金属熔合、冷凝后形成焊缝金属。

       熔滴过渡是指在电弧热作用下，焊条/丝端部的熔化金属形成熔滴，受外力作用从焊条/丝端部脱离并过渡到熔池的全过程。熔滴过渡与焊接过程稳定性、焊缝成形、飞溅大小等有直接关系，进而影响焊接质量和生产效率。

       熔滴过渡按电流电压参数的不同可分为：1短路过渡、2滴状过渡、3喷射过渡。

       1、短路过渡是指焊条/丝端部的熔滴与熔池短路接触，过热和磁收缩的作用下使其爆断过渡到熔池。

千眼狼高速摄像机拍摄的短路过渡图片

       2、滴状过渡是当电弧长度超过一定值时，熔滴依靠表面张力作用可保持在焊条/丝端部自由长大，当促使熔滴下落的力（如重力，电磁力）大于表面张力时，熔滴就离开焊条/丝过渡到熔池。

千眼狼高速摄像机拍摄的滴状过渡图片

       3、喷射过渡是指细小颗粒熔滴以喷射状态快速通过电弧空间过渡到熔池。高速摄像机可助力应用工程师们捕捉上述3种熔滴过渡的全过程。

千眼狼高速摄像机拍摄的喷射过渡图片

实验装置

实验装备：

       千眼狼高速相机5KF20一台、激光光源一台、滤光片一片、采集软件与播放软件各一套。

实验步骤：

       1.架设相机，安装滤光片至相机CMOS图像传感器芯片前，安装微距镜头；

       2.选择焊接位置，激光光源光斑照射至拍摄位；

       3.调整相机拍摄角度，拍摄焊接位置，调节镜头，使成像清晰；

       4.设置采集软件参数，进入采集画面；

       5.开始焊接，触发保存，拍摄焊接过程。

实验亮点

       通过激光光源与相应波长的滤光片搭配，并对相机曝光参数设置可过滤MIG焊焊接时的白色强光，便于仔细观察熔滴滴落的程。通过二次开发，支持每一帧图像对应的焊接机实时电流、电压值同步显示在播放软件上，为工程师们研究焊接稳定、焊接质量、提高生产效率提供有效帮助。

选用合适的高速摄像机—工程师对高速高清均衡型产品的需求

       焊接时熔滴形成到滴落过程通常可达10ms级，工程师们希望能对每个滴落过程进行细微、有效视场的观测，即需要5000 fps以上速度且具有较大视场的高速摄像机。千眼狼5KF20，拥有3000 fps@1920×1080的均衡参数，通过裁剪画幅至1920×528分辨率下实测速度可达到5880 fps，针对每个关键的熔滴过程为应用工程师们定格约50张图片进行分析。