一种水下切割穿孔过程观测方法及其装置.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112605495A(43)申请公布日2021.04.06(21)申请号202011358716.0(22)申请日2020.11.27(71)申请人中国人民解放军海军潜艇学院地址266041山东省青岛市李沧区金水路1号(72)发明人杜永鹏薛延华陈晓强朱小俊王帅(74)专利代理机构青岛华慧泽专利代理事务所(普通合伙)37247代理人赵梅(51)Int.Cl.B23K9/013(2006.01)B23K9/32(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图1页(54)发明名称一种水下切割穿孔过程观测方法及其装置(57)摘要本发明公开了一种水下切割穿孔过程观测方法及其装置，所述观测装置包括试验水箱、割条、母材、支撑架、透明观测窗、光学检测装置、干燥暗室、切割控制装置、温度场检测装置、数据处理器和视觉信息控制装置；所述割条位于母材上方，所述支撑架呈倒扣花盆状，顶部用于放置待切割母材，所述干燥暗室位于试验水箱下方，紧贴于试验水箱外壁、且仅与试验水箱接触一侧为透明材料，其余外壁均由遮光材料构成，光学检测装置位于干燥暗室内，穿孔过程发生前，所述支撑架、未被割透的母材和干燥暗室共同构成一黑暗环境。通过本发明可以精确分析切割过程的电场、温度场等变化，避免水中气囊对观测切割过程时的影响，提高观测的准确性。CN112605495ACN112605495A权利要求书1/1页1.一种水下切割穿孔过程观测装置，其特征在于：包括试验水箱、割条、母材、支撑架、透明观测窗、光学检测装置、干燥暗室、切割控制装置、温度场检测装置、数据处理器和视觉信息控制装置；所述割条位于母材上方，割条与切割控制装置相连接，切割控制装置与数据处理器相连接；所述母材与温度场检测装置相连接，温度场检测装置与数据处理器相连接；所述支撑架呈倒扣花盆状，顶部用于放置待切割母材，且顶部预留一开孔，开孔面积小于母材；所述支撑架底部无遮盖，其余部位密封、遮光；所述干燥暗室位于试验水箱下方，紧贴于试验水箱外壁、且仅与试验水箱接触一侧为透明材料，其余外壁均由遮光材料构成，光学检测装置位于干燥暗室内，外部与数据处理器相连接，用于观测切割过程；穿孔过程发生前，所述支撑架、未被割透的母材和干燥暗室共同构成一黑暗环境。2.根据权利要求1所述的一种水下切割穿孔过程观测装置，其特征在于：内嵌于试验水箱底板处的透明观察窗位于母材的正下方。3.根据权利要求2所述的一种水下切割穿孔过程观测装置，其特征在于：所述透明观测窗具有倾斜角度，以免溅落熔渣影响观测效果。4.根据权利要求1所述的一种水下切割穿孔过程观测装置，其特征在于：所述温度场检测装置为放置于母材穿孔周围的一系列温度传感器，引弧开始时同步触发温度传感器，记录各个位置温度的变化。5.根据权利要求1所述的一种水下切割穿孔过程观测装置，其特征在于：所述割条为无电自蔓延割条或水下电氧割条。6.一种水下切割穿孔过程观测方法，其特征在于，利用权利要求1‑5任一项所述的水下切割穿孔过程观测装置进行，包括如下步骤：步骤1、连接所述的水下切割穿孔过程观测装置的各部件；步骤2、当操作人员通过数据处理器启动切割控制装置，割条引燃，切割过程开始，割条向母材移动，此时切割控制装置同步启动视觉信息控制装置和温度场检测装置，并开始计时；一旦穿孔过程发生瞬间，细微的弧光随之穿透母材，此时干燥暗室中的视觉信息控制装置通过检测到弧光而判定穿孔过程发生；在进行视觉观测同时，同步采集母材不同区域温度值、电弧电信号信息，从中提取母材穿透时刻各类信息特征；步骤3、达到预设的时间时，数据处理器关断切割控制装置，切割过程随后将自行终止；再延长一段时间后，数据处理器关断视觉信息控制装置和温度场检测装置，并采集相应的数据，进行分析。7.根据权利要求6所述的水下切割穿孔过程观测方法，其特征在于，利用所述的水下切割穿孔过程观测装置判定切割过程起始时刻和母材穿透时刻，并根据需要同步测量切割过程母材温度场变化特征和电弧电信号变化规律。2CN112605495A说明书1/4页一种水下切割穿孔过程观测方法及其装置技术领域[0001]本发明属于金属材料焊接技术领域，涉及切割穿孔过程的观测方法，特别涉及一种水下切割穿孔过程观测方法及其装置，具体地说是一种利用至于母材背面的视觉传感装置观测母材穿透过程的观测方法。背景技术[0002]水下切割技术最早用于打捞沉船工程，并逐步发展起来。尤其是近几年来，随着开发海洋事业的发展，从提高水下切割能力、速度和质量，以及为适应特殊结构、特殊环境需要目的出发，相继开发了一些新的水下切割方法和设备。就该方法的目前发展而言，水下切割机理的研究尚不够深入，主要有以下原因：①水下电弧切割过程中，割条深入工件内部，传统的观察手段难