專利名稱：高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及高速攝像系統，特別是涉及一種高壓干式焊接試驗艙的高速攝像光路系統，該系統可應用于TIG、MIG等多種形式高壓焊接工藝的試驗研究。
背景技術：
目前，對水下管道干式焊接修補主要可以分為圍桶式、高壓式和常壓式三種，其中高壓干式焊接水下高壓干式焊接維修技術由美國于1954年率先提出，1966年開始用于生產，在北海海域已有300m以下深水域的成功焊接修補作業記錄。除了水下生命保障、水面與水下通訊聯絡等配套系統外，水下干式高壓焊接維修技術的核心問題首先在于水下干式高壓焊接工藝，因為環境氣體壓力、環境氣體成分、焊接修補對象材料特性等因素的變化，都會使得焊接電弧特性、冶金特性及焊接工藝特性受到不同程度的影響，因而在每次水下焊接修補作業之前都需要對焊接工藝參數進行研究，為此就需要建立相應的高壓干式焊接工藝研究試驗裝置，試驗裝置的主體就是高壓焊接試驗艙。
高速攝像是進行高壓環境電弧行為研究的重要手段，一般首先進行平板焊接研究，然后在此基礎之上進行管道焊接研究。現有的高壓焊接試驗裝置所采用的平板焊接工裝結構通常為固定形式，只能進行水平位置焊接，相應的高速攝像系統也只能進行水平位置高壓焊接電弧拍攝。為了深入細致地進行管道全位置焊接的平板焊接模擬研究，要求設計高壓焊接試驗艙艙內平板全位置焊接工裝、并為之設計配套的全位置高壓焊接高速攝像系統。現在，已經有了可以實現高壓焊接試驗艙艙內平板全位置焊接的工裝，但還缺少與之相配合的全位置高壓焊接高速攝像系統。

發明內容
本發明的目的是提供一種可以應用于TIG、MIG等多種形式高壓焊接工藝的試驗研究的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像光路系統。
為實現上述目的，本發明采取技術方案一種高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，包括有一光束發射裝置、一光束接收裝置以及光束折轉反光鏡組；其特征在于所述光束發射裝置和光束接收裝置設置于高壓干式焊接試驗艙的艙體外，且艙體對應光束發射裝置和光束接收裝置的位置分別設置一進光視鏡和一出光視鏡；所述光束折轉反光鏡組設置于艙體內，其位置對應所述進光視鏡和出光視鏡；所述光束發射裝置發出的光束從進光視鏡射入到艙體內，經光束折轉反光鏡組的反光鏡順次反射，并經過焊機的電弧后再經反光鏡反射，最終從出光視鏡射出艙體后由光束接收裝置接收。
在實際操作中，所述光束發射裝置包括有激光器、光束抬升裝置、光束橫移裝置以及擴束裝置。具體來說，所述光束抬升裝置由相對距離可以調節的2個反光鏡組成；所述光束橫移裝置也由相對距離可以調節的2個反光鏡組成；所述擴束裝置由小孔和兩個透鏡組成。
上述的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統中，所述光束折轉反光鏡組包括有5個反光鏡，其中第一反光鏡將經進光視鏡入射的光束由Y向轉折為Z向，第二反光鏡將第一反光鏡反射后的光線由Z向折轉為X向，第三反光鏡將第二反光鏡反射后的光線由X向折轉為Z向并經過焊機的電弧，第四反光鏡將經過焊機電弧的光束由Z向轉為X向，第五反光鏡將第四反光鏡反射后的光線由X向折轉為Y向并由出光視鏡射出。
上述的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統中，所述光束接收裝置包括有一會聚透鏡、一濾光片以及一高速攝像機。
本發明由于采取以上設計，其具有以下優點1、本發明提供的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像光路系統可以拍攝各個位置平板焊接電弧的高速攝像照片，改善了傳統的不足。
2、本發明提供的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像光路系統可以通過調整光束抬升裝置、光束橫移裝置消除因為高壓焊接試驗艙快開艙門的開啟關閉而導致的光束位置誤差。
3、本發明可應用于TIG、MIG等多種形式高壓焊接工藝的試驗研究，其應用范圍廣，而且結構簡單，利于推廣。


圖1為本發明中的光路示意2為本發明安裝在高壓干式焊接試驗艙上的結構示意3為本發明中光束發射裝置的結構示意4為本發明中光束接收裝置的結構示意圖具體實施方式
首先如圖1、圖2所示，為本發明所提供的一種高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，它包括有一光束發射裝置1、一光束接收裝置2以及光束折轉反光鏡組3；光束發射裝置1和光束接收裝置2設置于高壓干式焊接試驗艙的艙體4外，且艙體4對應光束發射裝置1和光束接收裝置2的位置分別設置一進光視鏡41和一出光視鏡42；光束折轉反光鏡組3設置于艙體4內，其位置對應進光視鏡41和出光視鏡42；光束發射裝置1發出的光束從進光視鏡41射入到艙體4內，經光束折轉反光鏡組3的反光鏡順次反射，并經過焊機5的電弧后再經反光鏡反射，最終從出光視鏡42射出艙體后由光束接收裝置2接收。
配合圖1、圖3所示，在本發明中，光束發射裝置1包括有激光器11、光束抬升裝置12、光束橫移裝置13以及擴束裝置14。具體來說，光束抬升裝置12可以由相對距離可以調節的2個反光鏡組成(圖3中的M1、M2)，其主要是對光束進行上下位置的調整，當然光束抬升裝置12也可以是其他結構，只要它能夠實現對光束進行上下位置的調整即可，在此并不以此為限；光束橫移裝置13也可以由相對距離可以調節的2個反光鏡組成(圖3中的M3、M4)，即將光束抬升裝置安裝位置由垂直改成水平，就可以形成光束橫移裝置13，其主要是對光束進行水平位置的調整，當然光束橫移裝置13也可以是其他結構，只要它能夠實現對光束進行水平位置的調整即可，在此并不以此為限；擴束裝置14可以由小孔141和兩個透鏡組成142、143，小孔141和透鏡142對激光束進行空間濾波，透鏡143對激光束進行擴束，擴束裝置14可以將激光光束光斑擴大為符合高壓焊接電弧拍攝要求的直徑水平，并且經擴束裝置14出來的光束為平行光束。設置光束抬升裝置12、光束橫移裝置13的主要目的是為了消除因為高壓焊接試驗艙快開艙門的開啟關閉而導致的光束位置誤差。
再配合圖1、圖2所示，本發明中，為了便于說明，設高壓干式焊接試驗艙軸線為X軸，X軸的垂直平面為YZ平面，其中Z為高度方向。光束折轉反光鏡組3具體包括有5個反光鏡，其中第一反光鏡31將經進光視鏡41入射的光束由Y向轉折為Z向，第二反光鏡32將第一反光鏡31反射后的光線由Z向折轉為X向，第三反光鏡33將第二反光鏡32反射后的光線由X向折轉為Z向并經過焊機5的電弧，第四反光鏡34將經過焊機5電弧的光束由Z向轉為X向，第五反光鏡35將第四反光鏡34反射后的光線由X向折轉為Y向并由出光視鏡42射出。具體來說，光束折轉反光鏡組3的反光鏡安裝在調節裝置上(調節裝置圖未示)，該調節裝置可以調節反光鏡的角度，同時也可以沿X、Y或Z向移動，調節裝置的結構屬于現有技術的范疇，其可以直接從市場購買，在此不做贅述。
配合圖1、圖4所示，光束接收裝置2包括有一會聚透鏡21、一濾光片22以及一高速攝像機23。會聚透鏡21將穿出高壓干式焊接試驗艙上出光視鏡42的光束和焊接電弧圖像進行接收之前的會聚，會聚之后再通過濾光片22過濾使得其亮度符合高速攝像機要求，高速攝像機23要求根據具體的焊接形式以相適應的幀數拍攝焊接電弧圖像。
權利要求
1.一種高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，包括有一光束發射裝置、一光束接收裝置以及光束折轉反光鏡組；其特征在于所述光束發射裝置和光束接收裝置設置于高壓干式焊接試驗艙的艙體外，且艙體對應光束發射裝置和光束接收裝置的位置分別設置一進光視鏡和一出光視鏡；所述光束折轉反光鏡組設置于艙體內，其位置對應所述進光視鏡和出光視鏡；所述光束發射裝置發出的光束從進光視鏡射入到艙體內，經光束折轉反光鏡組的反光鏡順次反射，并經過焊機的電弧后再經反光鏡反射，最終從出光視鏡射出艙體后由光束接收裝置接收。
2.根據權利要求1所述的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，其特征在于所述光束發射裝置包括有激光器、光束抬升裝置、光束橫移裝置以及擴束裝置。
3.根據權利要求2所述的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，其特征在于所述光束抬升裝置由相對距離可以調節的2個反光鏡組成；所述光束橫移裝置也由相對距離可以調節的2個反光鏡組成；所述擴束裝置由小孔和兩個透鏡組成。
4.根據權利要求1或2或3所述的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，其特征在于所述光束折轉反光鏡組包括有5個反光鏡，其中第一反光鏡將經進光視鏡入射的光束由Y向轉折為Z向，第二反光鏡將第一反光鏡反射后的光線由Z向折轉為X向，第三反光鏡將第二反光鏡反射后的光線由X向折轉為Z向并經過焊機的電弧，第四反光鏡將經過焊機電弧的光束由Z向轉為X向，第五反光鏡將第四反光鏡反射后的光線由X向折轉為Y向并由出光視鏡射出。
5.根據權利要求1或2或3所述的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，其特征在于所述光束接收裝置包括有一會聚透鏡、一濾光片以及一高速攝像機。
6.根據權利要求4所述的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，其特征在于所述光束接收裝置包括有一會聚透鏡、一濾光片以及一高速攝像機。
全文摘要
本發明公開了一種高壓干式焊接試驗艙的高速攝像系統，包括有一光束發射裝置、一光束接收裝置以及光束折轉反光鏡組；所述光束發射裝置和光束接收裝置設置于高壓干式焊接試驗艙的艙體外，且艙體對應光束發射裝置和光束接收裝置的位置分別設置一進光視鏡和一出光視鏡；所述光束折轉反光鏡組設置于艙體內，其位置對應所述進光視鏡和出光視鏡；所述光束發射裝置發出的光束從進光視鏡射入到艙體內，經光束折轉反光鏡組的反光鏡順次反射，并經過焊機的電弧后再經反光鏡反射，最終從出光視鏡射出艙體后由光束接收裝置接收。本發明提供的高壓干式焊接試驗艙的高速攝像光路系統可以拍攝各個位置平板焊接電弧的高速攝像照片，改善了傳統的不足。
文檔編號H04N5/225GK1831641SQ20061007316
公開日2006年9月13日 申請日期2006年4月10日 優先權日2006年4月10日
發明者焦向東, 房曉明, 周燦豐, 鄧雙成, 呂濤, 王中輝, 馬洪新, 劉春厚 申請人:中國海洋石油總公司, 海洋石油工程股份有限公司, 北京石油化工學院