專利名稱：陶瓷焊補(bǔ)方法及相應(yīng)設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種陶瓷焊補(bǔ)工藝，由耐熔材料顆粒與燃料顆粒組成的混合物從焊槍一端的出口處借助氣流噴向作業(yè)面，在該面上燃料顆粒在一反應(yīng)區(qū)燃燒，產(chǎn)生出熱以軟化或熔化已噴出的耐熔材料顆粒而形成粘結(jié)耐熔焊團(tuán)。本發(fā)明還涉及到一種陶瓷焊補(bǔ)設(shè)備，供耐熔材料顆粒及燃料顆粒的混合物從焊槍一端的出口借助氣流噴向作業(yè)面，在該表面上的燃料顆粒即在一反應(yīng)區(qū)燃燒，產(chǎn)生出熱以軟化或熔化已噴出的耐熔材料顆粒而形成粘結(jié)耐熔焊團(tuán)，具體的說(shuō)，此種陶瓷焊補(bǔ)裝置包括一焊槍，該焊槍則具有噴出陶瓷焊補(bǔ)混合粉的出口。
陶瓷焊補(bǔ)工藝主要用以焊補(bǔ)各種型式加熱爐中經(jīng)涮蝕或損壞的耐火材料爐襯。
在工業(yè)生產(chǎn)上慣用的陶瓷焊補(bǔ)工藝中，是把一種含有耐火材料顆粒及燃料顆粒的陶瓷焊補(bǔ)粉，置于載運(yùn)氣體流中噴向待修補(bǔ)的耐熔件表面，此種載運(yùn)氣體流的大部或全部為氧氣。上述耐熔件表面當(dāng)它基本上是處于其自身工作溫度(可在800°～1300℃或更高)時(shí)進(jìn)行修補(bǔ)為最好。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于不需等待該修補(bǔ)件冷卻或再度加熱而使停爐時(shí)間減至最少，可以避免由于此種冷卻與再加熱使耐熔件中因熱應(yīng)力而引起的種種問(wèn)題，同時(shí)還提高了陶瓷焊補(bǔ)反應(yīng)的效率，使燃料顆粒能在反應(yīng)區(qū)朝向作業(yè)面燃燒，并在該處形成一種或數(shù)種耐熔材料的氧化物，而且釋放出足以使已噴射出的耐熔材料顆粒的表面軟化或熔化的熱量，從而得以在焊槍對(duì)準(zhǔn)的修補(bǔ)地點(diǎn)形成高質(zhì)量的焊熔修補(bǔ)團(tuán)。有關(guān)這類陶瓷焊接方法的敘述可查閱英國(guó)專利說(shuō)明書GB1330894及GB2110200-A。
業(yè)已得知作業(yè)面的反應(yīng)區(qū)至陶瓷焊補(bǔ)粉噴出處的噴槍出口的距離，即工作距離，由于種種原因是至關(guān)重要的。如果此工作距離太短，將導(dǎo)致焊槍尖端伸入反應(yīng)區(qū)，結(jié)果可使耐熔材料沉積在焊槍一端，會(huì)有堵住出口的危險(xiǎn)。還存在著反應(yīng)可能反向蔓延入焊槍的危險(xiǎn)，雖然這種可能性可以在很大程度上避免，方法是保證載運(yùn)氣體流流出焊槍的速度大于反應(yīng)傳播的速度。還有一種可能性是由于焊槍緊鄰反應(yīng)區(qū)而引起過(guò)熱，這或許會(huì)使之再觸及作業(yè)面、而堵塞焊槍出口。另一方面，要是工作距離太遠(yuǎn)，陶瓷焊粉流將可能噴出要求范圍外，以致反應(yīng)不集中而降低效率，增加噴射粉從作業(yè)面回彈、使焊補(bǔ)質(zhì)量不高，甚至有使反應(yīng)失敗的危險(xiǎn)。
從焊槍出口至作業(yè)面的優(yōu)選距離決定于多種因素。例如，當(dāng)焊槍出口的直徑為12-13mm，操作時(shí)陶瓷焊補(bǔ)粉的噴出量為60-120公斤/小時(shí)時(shí)，則此優(yōu)選距離為5-10cm。這樣的優(yōu)選距離很少超過(guò)15cm。
由于在修補(bǔ)點(diǎn)常遇到高溫，作業(yè)面及爐襯其它部分恒強(qiáng)烈地輻射可見光，又由于反應(yīng)區(qū)本身處于熾熱狀態(tài)、致使難以直接觀察焊槍出口，而這種困難程度隨焊槍長(zhǎng)度的增大而加劇。事實(shí)上，尚未見有長(zhǎng)達(dá)10米的焊槍，也未知有焊補(bǔ)操作者能在直接觀察的視界外進(jìn)行焊補(bǔ)。
本發(fā)明的目的在于提供一種工藝與相應(yīng)設(shè)備，使焊補(bǔ)操作者能更易控制陶瓷焊槍出口與焊補(bǔ)點(diǎn)之間的距離。
按照本發(fā)明，是在下述的陶瓷工藝中，即在使一種由耐熔材料顆粒及燃料顆粒組成的混合物在氣流中從焊槍一端出口噴向一作業(yè)面，在該表面處燃料顆粒于一反應(yīng)區(qū)內(nèi)燃燒，產(chǎn)生出熱使已噴出的耐熔顆粒軟化或熔化，從而形成一種粘結(jié)耐熔補(bǔ)焊團(tuán)的工藝中，提供了一種監(jiān)測(cè)從焊槍出口至該反應(yīng)區(qū)之間距離的方法，其特征是由一臺(tái)攝象機(jī)監(jiān)測(cè)此反應(yīng)區(qū)以及此反應(yīng)區(qū)與焊槍出口間的至少一部分距離，同時(shí)可以發(fā)出電子信號(hào)指示焊槍出口與反應(yīng)區(qū)間的距離(工作距離)。
本發(fā)明還包括有用來(lái)從焊槍一端出口處，將耐熔材料顆粒與燃料顆粒組成的混合物于氣流中噴向一作業(yè)面的陶瓷焊補(bǔ)設(shè)備，在此作業(yè)面上，燃燒顆粒在一反應(yīng)區(qū)燃燒，產(chǎn)生出熱來(lái)軟化或熔化已噴射出的耐熔材料顆粒，從而形成粘結(jié)耐熔焊補(bǔ)團(tuán)，此設(shè)備的特征是，此種設(shè)備還包含有監(jiān)測(cè)從噴槍口到反應(yīng)區(qū)距離(工作距離)的監(jiān)測(cè)裝置，這種監(jiān)測(cè)裝置則包括有一攝象機(jī)用以監(jiān)測(cè)反應(yīng)區(qū)及從反應(yīng)區(qū)至焊槍出口之間的至少一部分距離;還包括一個(gè)發(fā)出電子信號(hào)以指示工作距離的裝置。
借助本發(fā)明的方法及設(shè)備，顯然焊補(bǔ)操作者容易利用所產(chǎn)生的電子信號(hào)控制從陶瓷焊的出口至焊補(bǔ)點(diǎn)的反應(yīng)區(qū)之間的距離，從而可以較好地保證連續(xù)性地獲得最優(yōu)的焊補(bǔ)條件。令人驚異的是，在高熱及高亮度的加熱爐工作溫度環(huán)境中，使用攝象機(jī)裝置也可獲得指示工作距離的控制電子信號(hào)。
在本發(fā)明的幾個(gè)最佳實(shí)施方案中，是用一種固體電視攝象機(jī)(CCD攝象機(jī))來(lái)監(jiān)測(cè)反應(yīng)區(qū)及反應(yīng)區(qū)與焊槍出口間的至少一部分距離。該攝象機(jī)可以做得相當(dāng)小，易于操作，也極便于發(fā)出上述指示工作距離的電子信號(hào)。當(dāng)前市售的多種CCD攝象機(jī)的另一優(yōu)點(diǎn)是對(duì)陶瓷焊補(bǔ)反應(yīng)區(qū)發(fā)射出各種波長(zhǎng)的光特別敏感。
上述控制信號(hào)可直接用于自動(dòng)保持正確工作距離。例如可把焊槍裝在一滑架上，并在一輸入有上述信號(hào)的計(jì)算機(jī)控制下，使此焊槍能通過(guò)三臺(tái)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，相對(duì)于三條相互垂直的軸線運(yùn)動(dòng)。
另一種較為可取的方法，發(fā)出一種聲頻和或視頻信號(hào)，用以識(shí)別下述兩種不同的工作狀態(tài)(a)實(shí)際的工作距離在預(yù)定工作距離的公差范圍內(nèi);(b)實(shí)際工作距離超出了上述公差范圍。從而使操作者，在手工控制時(shí)較易控制焊槍出口的工作位置，或是更容易地去監(jiān)控自動(dòng)焊補(bǔ)作業(yè)。
在本發(fā)明的若干實(shí)施方案中，上述攝象機(jī)可相對(duì)于所說(shuō)焊槍獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，并能同時(shí)監(jiān)測(cè)上述焊槍出口及反應(yīng)區(qū)的位置。本發(fā)明的實(shí)施方案可配以已知類型的陶瓷焊槍用于生產(chǎn)實(shí)際。使此攝象機(jī)適當(dāng)定位即可監(jiān)測(cè)焊槍出口端與反應(yīng)區(qū)之間的工作距離。由于焊槍出口也已受到監(jiān)測(cè)，焊槍出口端在攝象機(jī)焦平面上圖象的大小即可用來(lái)指示攝象機(jī)與焊槍端之間的距離，從而能計(jì)算出焊槍端至反應(yīng)區(qū)間的距離。最好能使此種計(jì)算自動(dòng)化，還有最好是使所產(chǎn)生的信號(hào)與上述攝象機(jī)上監(jiān)測(cè)到的焊槍出口端的圖象大小成比例，并可使此信號(hào)作為反應(yīng)區(qū)與焊槍出口間工作距離圖象的比例系數(shù)。
本發(fā)明之設(shè)備當(dāng)上述攝象機(jī)已安裝于焊槍上一固定位置并取定方向后，它的校準(zhǔn)非常簡(jiǎn)單，采用了這一特點(diǎn)是值得指出的。
事實(shí)上，本發(fā)明還涉及到陶瓷補(bǔ)焊設(shè)備，該設(shè)備包括在一端具有用來(lái)噴出陶瓷焊補(bǔ)混合粉之出口的焊槍，特征在于，此焊槍結(jié)合一固定的電子攝象機(jī)，后者則指向上述混合粉排出的路線。
這種噴槍不需特殊復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明所述方法的實(shí)施也得以簡(jiǎn)化，這是由于已確保了攝象機(jī)總是指向正確方向。在這樣的實(shí)施方案下，攝象機(jī)視野可以但并非需要包括焊槍的出口端，這是因?yàn)榭梢灾莱隹诙讼鄬?duì)于該視野的位置。校準(zhǔn)工作也可大大簡(jiǎn)化，并易在任何加熱爐外部環(huán)境條件下進(jìn)行，即在焊槍出口上面安裝一與混合粉噴出路線準(zhǔn)直的分度尺，再通過(guò)攝象機(jī)觀察此分度尺。分度尺適合采用圍繞四周裝有一燈罩的條狀燈形式，沿此燈罩長(zhǎng)向分間隔穿孔，例如按1cm間隔開孔，使此攝象機(jī)可錄下分隔開的被照亮的光點(diǎn)。
為保護(hù)攝象機(jī)在使用時(shí)，不致過(guò)熱，最好把它裝入備有循環(huán)冷卻液的套中。生產(chǎn)中所用的許多種陶瓷焊槍均已配備有主要用來(lái)防止焊槍過(guò)熱的水套。
為了避免紅外輻射，最好裝配上濾光片以屏蔽上述攝象機(jī)。當(dāng)前市售的各種攝象機(jī)絕大多數(shù)在設(shè)計(jì)上未曾考慮將紅外輻射線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，因此配備這種濾光片在操作過(guò)程中將進(jìn)一步保護(hù)攝象機(jī)無(wú)論如何不會(huì)因過(guò)熱而損壞。此種濾光片例如可由至少可以部分透射可見光，但可反射很大一部分紅外輻射的薄金屬膜構(gòu)成。
有多種上述攝象機(jī)確實(shí)是不能透過(guò)波長(zhǎng)大于900nm的輻射波的，且已發(fā)現(xiàn)，典型的陶瓷焊接反應(yīng)區(qū)的光譜發(fā)射率是在低于850nm的波長(zhǎng)下達(dá)到其最大值。這樣，為了給攝象機(jī)提供避免紅外輻射影響的最大限度保護(hù)，并使其對(duì)此種響應(yīng)的影響最小，最好是使上述攝象機(jī)用濾光片能屏蔽波長(zhǎng)大于900nm的輻射。
最好能另設(shè)一片可為攝象機(jī)屏蔽波長(zhǎng)短于600nm之輻射的濾光片，此種較短波長(zhǎng)的輻射可以用紅色濾光片屏蔽，優(yōu)點(diǎn)是能大大簡(jiǎn)化攝象機(jī)來(lái)配準(zhǔn)不從反應(yīng)區(qū)發(fā)射出的光線本身。同時(shí)也減少了眩光，而能更精確地監(jiān)測(cè)此反應(yīng)區(qū)。在采用了上述這兩種優(yōu)點(diǎn)的特定實(shí)施方案中，攝象機(jī)已裝配有基本上能屏蔽波長(zhǎng)短于635或650nm和長(zhǎng)于850nm輻射線的濾光片，而入射到此攝象機(jī)上絕大部分輻能所具波長(zhǎng)則均處于這些波段中。
在本發(fā)明的幾個(gè)最優(yōu)實(shí)施方案中，設(shè)置了一種能為所說(shuō)攝象機(jī)屏蔽波長(zhǎng)短于670nm輻射的濾光片。當(dāng)焊槍工作中掃掠過(guò)修補(bǔ)處的表面時(shí)，顯然會(huì)使反應(yīng)區(qū)剛從其上移去的表面增大。由于反應(yīng)區(qū)的強(qiáng)熱，該增大的表面將處于高溫狀態(tài)，并當(dāng)此反應(yīng)區(qū)移至修補(bǔ)處的監(jiān)近部分時(shí)，該表面仍將處于高溫光亮狀態(tài)。使用一種短于670nm波長(zhǎng)的濾光片可以減小或消滅殘余的灼熱，從而能減少或避免反應(yīng)區(qū)在與攝象機(jī)配準(zhǔn)時(shí)會(huì)發(fā)生任何明顯的畸變。
最好是設(shè)置一種能提供掃掠過(guò)上述攝象機(jī)之氣流的裝置。應(yīng)該注意到，修補(bǔ)下的加熱爐內(nèi)氣氛很可能充滿灰塵及煙霧，包括產(chǎn)生于陶瓷焊補(bǔ)過(guò)程中的灰塵、煙霧，而采用此種較理想的裝置則能使攝象機(jī)清除掉遮蔽它的灰塵及煙霧的冷凝物。用于此種清掃目的之空氣的溫度最好還能對(duì)攝象機(jī)起到冷卻作用。
該攝象機(jī)裝在上述焊槍上的位置并不非常嚴(yán)格，只要求攝象機(jī)的視野能覆蓋混合粉噴出路線所需的長(zhǎng)度范圍。此攝象機(jī)最好裝在上述焊槍上距離焊槍出口30-100cm處。對(duì)于1/2英寸(12.7mm)規(guī)格的CCD，一個(gè)15mm的目鏡能給出24°的視野。如果攝象機(jī)安裝于距離焊槍出口70cm處，則可觀察到30cm長(zhǎng)的混合粉噴出路線。
為了能在任何瞬間產(chǎn)生出可指示實(shí)際工作距離的信號(hào)，可使對(duì)應(yīng)于攝象機(jī)錄下之圖象的信號(hào)通過(guò)一種分析裝置以確定反應(yīng)區(qū)的位置。該位置可以作為攝象機(jī)熒光屏上的光強(qiáng)度超過(guò)一預(yù)定閾值之區(qū)域來(lái)識(shí)別。接著進(jìn)行預(yù)校準(zhǔn)，通過(guò)使兩點(diǎn)間的實(shí)際間隔與該兩點(diǎn)中圖象的間隔相互關(guān)聯(lián)，而找出焊槍出口端相對(duì)于圖象的位置。至于導(dǎo)出一指示工作距離的信號(hào)則是一件簡(jiǎn)易的事。
攝象機(jī)在使用中產(chǎn)生的信號(hào)可以作為電子圖象予以存儲(chǔ)并可按不同方式應(yīng)用。事實(shí)上此種圖象并不需顯示出來(lái)，例如可把它用來(lái)控制焊補(bǔ)機(jī)器人。另一種方法是，可在適當(dāng)?shù)男?zhǔn)后，用電子裝置把指示實(shí)際工作距離的信號(hào)直接與對(duì)應(yīng)的理論上最優(yōu)的工作距離相比較，而其間的任何差異均可用以產(chǎn)生音頻信號(hào)。例如，可以如此安排當(dāng)焊槍出口距待修補(bǔ)區(qū)太近時(shí)則發(fā)出一個(gè)加強(qiáng)的高音信號(hào)，當(dāng)焊槍出口與待修補(bǔ)區(qū)之間分隔開時(shí)則發(fā)出一加強(qiáng)的低音信號(hào)。這時(shí)操作者的目標(biāo)是使所發(fā)出的聲頻信號(hào)的音量盡可能地低。
但最好是使上述攝象機(jī)所產(chǎn)生的信號(hào)能用來(lái)在視頻監(jiān)測(cè)器熒光屏上生成圖象。只要視頻監(jiān)測(cè)熒光屏可以顯示上述攝象機(jī)觀察到的實(shí)況圖象，就能使操作者較容易獲得他所需要的信息。并不要求該圖象一定是工作實(shí)況的完整二維圖象。由于所有的操作者需要知道的乃是線性測(cè)量的變化方式，故可將一臺(tái)線性CCD攝象機(jī)安裝在焊槍上以節(jié)省費(fèi)用。此種線性攝象機(jī)可以同樣用來(lái)產(chǎn)生前述的音頻信號(hào)。
但最好使攝象機(jī)能提供完整的二維圖象。當(dāng)此二維圖象顯示，就能給操作者一幅較為逼真的景象，也就能以較大的精度監(jiān)測(cè)作業(yè)點(diǎn)與焊槍出口間的距離，這在本說(shuō)明書中以后還要提及。
最好是把上述視頻監(jiān)測(cè)器熒光屏用于顯示疊置到校準(zhǔn)分度尺上之反應(yīng)區(qū)的圖象。設(shè)置用來(lái)貯存校準(zhǔn)分度尺和在前述熒光屏顯示此分度尺圖象的裝置，將會(huì)顯著地改善焊補(bǔ)操作者的工作，這是因?yàn)樗擦⒓纯闯龊笜尦隹诰嘈扪a(bǔ)件的距離，隨即可采取任何必要的校正措施。
下面僅以舉例方式參照附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的敘述，在附圖中

圖1為按照本發(fā)明的一種陶瓷焊槍實(shí)施方案的全視圖，該焊槍的出口端直指一待修補(bǔ)的壁，為了更加清楚，焊槍的末端為剖視圖;
圖2為上述焊槍的桿沿圖1中A-B面截取剖面圖;
圖3示明與圖1噴槍相關(guān)聯(lián)之監(jiān)測(cè)裝置的校準(zhǔn)階段;
圖4則示明按照本發(fā)明實(shí)施其陶瓷焊補(bǔ)工藝過(guò)程中在視頻監(jiān)測(cè)熒屏上可能出現(xiàn)的圖象。
在各附圖中，焊槍10有工作端11，上面配置有出口12用于噴射輸送著陶瓷焊熔混合粉的富氧載運(yùn)氣體流。
噴射流的成份取決于待修補(bǔ)面的性質(zhì)，例如修補(bǔ)硅質(zhì)耐火材料時(shí)，載運(yùn)氣體則可包括商業(yè)級(jí)的干燥氧氣，而陶瓷焊熔粉中按重量計(jì)則包括87%的粒度為100μm至2mm的硅石顆粒作為耐熔成分，以及12%的硅顆粒與1%的鋁顆粒作為燃料成份，此兩者的最大公稱粒度均約為50μm。
陶瓷焊熔粉由噴管13供應(yīng)至焊槍出口12，噴管13分別由中套管14與外套管15包圍，此中外二套管在焊槍出口端11處相互通連。中套管14備有一入口16a，供應(yīng)水之類的冷卻劑;外套管15備有上述冷卻劑的出口16b。這樣，焊槍備有水套以防過(guò)熱。
有一臺(tái)CCD攝象機(jī)17裝在距焊槍出口數(shù)十公分(例如30-100cm)處，并在該處為水套的一段短的延伸部18所包圍。如圖所示，攝象機(jī)17的視場(chǎng)19覆蓋住焊槍的出口端11，也包圍了待修補(bǔ)的耐熔材料壁21的損壞區(qū)20。反應(yīng)區(qū)22可確立在朝向修補(bǔ)區(qū)如圖1所示的地方。攝象機(jī)17發(fā)出的信號(hào)沿位于空氣供應(yīng)管路24中的電纜23傳送，而上述空氣供應(yīng)管路24則位于水套的中套管14中。注意參考數(shù)號(hào)24在圖1中代表空氣供應(yīng)管路，但在圖2中卻代表此管道本身?？諝夤?yīng)管路24進(jìn)入水套18，其端部布置成可使空氣不斷吹向攝象機(jī)以保持其無(wú)灰塵及煙霧的冷凝物，來(lái)維護(hù)圖象的質(zhì)量并可冷卻此攝象機(jī)。攝象機(jī)配裝有堅(jiān)固的紅外線濾光片及反射濾光片，例如金質(zhì)的濾光器，用于屏蔽紅外輻射，以使位于630(或650)至850nm波段之外，而最好是670-850nm波段之外的輻射線受阻不能達(dá)到攝象機(jī)。
一種適用的CCD攝象機(jī)是市售的商品名為ELMO彩色攝象機(jī)系統(tǒng)1/2″CCD圖象傳感器，有效象素579(H)×(583(V)，圖象傳感面積6.5×4.85mm，外徑17.5mm而長(zhǎng)約5cm。此外還可選用的彩色CCD攝象機(jī)例如有松下的“WV-CDIE”和東芝的“IK-M36PK”。
如圖3所示，這種設(shè)備極易校準(zhǔn)。分度標(biāo)尺25平置于上面，緊固于焊槍出口端處并為攝象機(jī)17錄象。以上這些都可由操作者在周圍工藝條件下于任何形式的加熱爐外方便地進(jìn)行。由于此種攝象機(jī)最好能配置有較強(qiáng)的濾光裝置，可方便的將分度標(biāo)尺25做成條狀燈罩式樣，在此燈罩上加工有規(guī)則分隔開的孔，如孔1至孔7，各孔的間隔例如為1cm。上述攝象機(jī)然后將記錄下一串光點(diǎn)。在進(jìn)行陶瓷焊熔修補(bǔ)時(shí)，這一串光點(diǎn)會(huì)顯示在視頻監(jiān)測(cè)熒屏上。這串光點(diǎn)在攝象機(jī)的CCD上確立了一串基準(zhǔn)，它們與已知的距焊槍出口的實(shí)際距離相對(duì)應(yīng)，而這串基點(diǎn)還可以在攝象機(jī)圖象的每個(gè)象素與距焊槍出口的實(shí)際距離之間建立相互的關(guān)系。
圖4中以26表示上述視頻監(jiān)測(cè)熒屏。在此熒屏上將噴槍出口端11記錄為黑色影象，而與此出口端分隔開給定的工作距離的陶瓷焊熔反應(yīng)區(qū)22將顯示為發(fā)亮的白熾?yún)^(qū)。在0～8處標(biāo)出的校準(zhǔn)點(diǎn)于熒屏上可能為白色也可能為黑色。假如用的是單色光監(jiān)測(cè)器，則熒屏其余部分將為中間灰色。
從圖中可以看到，反應(yīng)區(qū)22表示為一側(cè)作葉片形凸出的圓形區(qū)域。由于在陶瓷焊補(bǔ)作業(yè)中會(huì)放出高熱，使正待修補(bǔ)的壁部區(qū)也處于高溫中，當(dāng)焊槍掃掠過(guò)修補(bǔ)區(qū)時(shí)，已遭受到反應(yīng)區(qū)直接影響的修補(bǔ)區(qū)增大部分將繼續(xù)灼熱并輻射出充分的能量，在監(jiān)測(cè)裝置上記錄下來(lái)。所出現(xiàn)的上述葉片形則可用一種能屏蔽波長(zhǎng)短于670nm輻射線的濾光片使其縮小。
監(jiān)測(cè)工作區(qū)的反應(yīng)點(diǎn)22與焊槍出口端11之間的距離時(shí)，取決于所要求的精度可能存在有不同程度的復(fù)雜情況。
例如就圖4而論，在圖中所示之反應(yīng)區(qū)的右側(cè)容易形成并顯示出此反應(yīng)區(qū)起始處的亮度閾。觀察圖4，顯示出此工作距離可能為7單位。但是隨著工作條件的變化以及所要求的乃是至該反應(yīng)區(qū)中心處的距離，因而此反應(yīng)區(qū)的大小經(jīng)常波動(dòng)。為此可以用近似的方法，即在同時(shí)取一個(gè)適用于圖4左側(cè)反應(yīng)區(qū)末端的亮度閾以給出一平均值此工作距離有可能約為8 1/2 單位。當(dāng)所用CCD攝象機(jī)是線性攝象機(jī)而不是那種能如圖4所示在視頻監(jiān)測(cè)器熒屏上給出工作點(diǎn)完整的二維表示之?dāng)z象機(jī)時(shí)，上述兩種方法均可選用。
在更為復(fù)雜的條件下，可對(duì)CCD攝象機(jī)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以指出一個(gè)在圖4中反應(yīng)區(qū)的圖象達(dá)到其最大高度時(shí)的位置。這將給反應(yīng)區(qū)中心一個(gè)更準(zhǔn)確的指示，該反應(yīng)區(qū)中心處于圖4中工作距離8單位處。對(duì)于這樣的復(fù)雜程度，需要采用完整的二維的攝象機(jī)。
用上述不同的方法測(cè)試相同的工作距離而獲得不同的數(shù)字結(jié)果，這一點(diǎn)無(wú)關(guān)緊要。假定圖4中的反應(yīng)區(qū)是處于至焊槍出口端的最優(yōu)工作距離，我們可以把這一最優(yōu)距離看作是7，8 1/2 ，或8單位，視情況而定，而焊補(bǔ)工作區(qū)的公差范圍則以此工作距離適當(dāng)?shù)淖顑?yōu)值為據(jù)。
不論是用線性的還是二維的攝象機(jī)進(jìn)行工作，對(duì)顯示一個(gè)可視圖象都非必需的，當(dāng)然最好是能顯示出可視圖象。那些能用來(lái)控制視頻熒屏的相同信號(hào)可以通過(guò)一個(gè)處理機(jī)指示從反應(yīng)區(qū)至焊槍出口端之間的距離。此處理機(jī)的輸出信號(hào)可用以控制一個(gè)可在任何給定時(shí)間指示工作距離的數(shù)字或模擬顯示。此外，這一處理機(jī)可用以控制一音頻信號(hào)發(fā)生器，例如可以配置成當(dāng)工作距離是在最佳工作距離(不論它是如何設(shè)定的)允許公差之內(nèi)時(shí)，則無(wú)音頻信號(hào);當(dāng)工作距離降至此公差范圍之下，則信號(hào)發(fā)生器發(fā)出增強(qiáng)了音調(diào)及音量的音頻信號(hào);當(dāng)工作距離超出此公差范圍，則發(fā)出增強(qiáng)音量的較低音調(diào)的音頻信號(hào)。也可把這種攝象機(jī)信號(hào)輸送給裝配成用來(lái)控制焊補(bǔ)機(jī)器人的計(jì)算機(jī)。
應(yīng)該理解到，前段所述的各種配置形式均可用來(lái)與對(duì)照?qǐng)D4所描述的視頻顯示裝置結(jié)合，具體的說(shuō)，在任何給定時(shí)間下之工作距離的數(shù)字指示，都可在此種視頻熒屏上顯示出來(lái)。
再來(lái)參看圖4，應(yīng)知并無(wú)必要對(duì)前述工作間隔及所用焊槍的出口端作出全面的顯示及監(jiān)測(cè)。當(dāng)攝象機(jī)17安裝于固定位置并相對(duì)于焊槍出口有固定的指向時(shí)，則不論上述出口的理論位置是否顯示，這樣的位置還是知道的。假如已知正確的工作距離絕不會(huì)小于一個(gè)數(shù)值，例如2單位時(shí)，那么就無(wú)必要再去顯示焊槍端或工作距離的那2個(gè)單位了。但應(yīng)認(rèn)識(shí)到，假如已監(jiān)測(cè)出全部工作距離的范圍及該出口，即可推測(cè)出關(guān)于焊槍出口附近狀態(tài)的有用信息。
還須理解到，關(guān)于CCD攝象機(jī)必須固定在焊槍上一事，至少就實(shí)施本發(fā)明的方法而論，并非是絕對(duì)需要的。此CCD攝象機(jī)是有可能作為上述裝備的一個(gè)完全獨(dú)立的部件，而仍可獲得有用的結(jié)果。為些可按下列方法進(jìn)行，操縱CCD攝象機(jī)使其觀察恰如圖4所示的包含焊槍出口端及反應(yīng)區(qū)的工作距離。與前述相同，CCD攝象機(jī)將觀察到焊槍端為一黑色影象，而反應(yīng)區(qū)為一光亮區(qū)。錄入到攝象機(jī)的焦平面上之反應(yīng)區(qū)及焊槍出口端的外觀距離，能立即為一臺(tái)由此攝象機(jī)提供信號(hào)的處理機(jī)導(dǎo)出，同樣也可導(dǎo)出焊槍出口端的外形大小。由于已知焊槍出口端的直徑，就不難將此處理機(jī)安排成可將反應(yīng)區(qū)及焊槍出口端的外觀距離轉(zhuǎn)換為工作距離的近似線性測(cè)量結(jié)果?？紤]到焊槍與攝象機(jī)相對(duì)位置的變化，在焊補(bǔ)過(guò)程中將對(duì)工作距離不斷地進(jìn)行核定。與前述相同，可將一綜合性的標(biāo)度同(或)工作距離的數(shù)字顯示與攝象機(jī)觀察到的圖象一起輸給視頻監(jiān)測(cè)熒屏，而同時(shí)/或者可以產(chǎn)生其他視頻或音頻信號(hào)以指示出可與最佳工作距離進(jìn)行比較的實(shí)際工作距離。
權(quán)利要求
1.一種如下的陶瓷焊補(bǔ)工藝由耐熔材料顆粒與燃料顆粒組成的混合物從焊槍一端的出口處借助氣流噴向一作業(yè)面，在該面上燃料顆粒于一反應(yīng)區(qū)燃燒，產(chǎn)生出熱以軟化或熔化已噴出的耐熔材料顆粒而形成粘結(jié)耐熔焊補(bǔ)團(tuán)，其中有一種用來(lái)監(jiān)測(cè)從焊槍出口至反應(yīng)區(qū)之間距離的方法，其特征在于用一臺(tái)攝象機(jī)來(lái)監(jiān)測(cè)反應(yīng)區(qū)及反應(yīng)區(qū)與焊槍出口之間的至少一部分距離，并產(chǎn)生一電子信號(hào)指示從焊槍出口至反應(yīng)區(qū)之間的距離(工作距離)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中用固體電視攝象機(jī)(CCD攝象機(jī))對(duì)反應(yīng)區(qū)及反應(yīng)區(qū)與焊槍出口之間的至少一部分距離進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中可產(chǎn)生一種音頻信號(hào)及(或)一種視頻信號(hào)，用以區(qū)別兩種工作狀態(tài)(a)實(shí)際的工作距離在預(yù)定的工作距離的公差范圍之內(nèi);(b)實(shí)際的工作距離超出公差范圍。
4.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中述及的攝象機(jī)可以相對(duì)于上述焊槍進(jìn)行獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，并用以同時(shí)監(jiān)測(cè)上述焊槍出口及上述反應(yīng)區(qū)的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中產(chǎn)生的信號(hào)是與上述攝象機(jī)監(jiān)測(cè)焊槍出口端的圖象的大小成正比，而該信號(hào)作為從反應(yīng)區(qū)至焊槍出口之間距離的圖象的比例系數(shù)。
6.如權(quán)利要求1或3所述的方法，其中上述攝象機(jī)是安裝在前述焊槍上并于其上定向。
7.如上述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中由上述攝象機(jī)所產(chǎn)生的信號(hào)用來(lái)在視頻監(jiān)測(cè)熒屏上形成圖象。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中的上述視頻監(jiān)測(cè)熒屏用來(lái)顯示疊加在校準(zhǔn)分度尺上的反應(yīng)區(qū)圖象。
9.一種陶瓷焊補(bǔ)設(shè)備，用來(lái)使耐熔材料顆粒及燃料顆粒的混合物在焊槍一端的出口處借助氣流噴向一作業(yè)面，在該表面上的燃料顆粒即在一反應(yīng)區(qū)燃燒，產(chǎn)生出熱以軟化或熔化已噴出的耐熔材料顆粒而形成粘結(jié)耐熔的焊補(bǔ)團(tuán)，此設(shè)備的特征在于它還包含有監(jiān)測(cè)從焊槍出口至反應(yīng)區(qū)的距離(工作距離)的裝置，而該裝置則包括有一監(jiān)測(cè)反應(yīng)區(qū)及從反應(yīng)區(qū)至焊槍出口間的至少一部分距離的攝象機(jī)，該設(shè)備同時(shí)還包含有一種用來(lái)產(chǎn)生電子信號(hào)以指示此工作距離的裝置。
10.包括了一個(gè)在一端有用來(lái)噴出陶瓷焊補(bǔ)混合粉之出口的焊槍在內(nèi)的陶瓷焊補(bǔ)設(shè)備，特征在于該焊槍結(jié)合著一固定的電子攝象機(jī)，而此攝象機(jī)直接指向上述混合粉噴出的路線。
11.如權(quán)利要求9或10所述的設(shè)備，其中上述攝象機(jī)是一種CCD攝象機(jī)。
12.如權(quán)利要求9至11中任一項(xiàng)所述的設(shè)備，此設(shè)備還包括有產(chǎn)生音頻及(或)視頻信號(hào)的裝置，用以區(qū)別以下兩種工作狀態(tài)(a)實(shí)際的工作距離在預(yù)定的工作距離的公差范圍中;(b)實(shí)際的工作距離超出公差范圍。
13.如權(quán)利要求9至12任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中所述之?dāng)z象機(jī)保持在裝配成適合循環(huán)冷卻劑的套中。
14.如權(quán)利要求9至13任一項(xiàng)所述的設(shè)備，其中為避免紅外輻射，設(shè)置有一種濾光片以屏蔽上述攝象機(jī)。
15.如權(quán)利要求14所述的設(shè)備，其中所述的濾光片用來(lái)為上述攝象機(jī)屏蔽波長(zhǎng)長(zhǎng)于900nm的輻射。
16.如權(quán)利要求9至15所述設(shè)備，其中設(shè)置有一濾光片用來(lái)為上述攝象機(jī)屏蔽波長(zhǎng)短于600nm的輻射。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其中設(shè)置有一濾光片用來(lái)為上述攝象機(jī)屏蔽波長(zhǎng)短于670nm的輻射。
18.如權(quán)利要求9至17所述的設(shè)備，其中備有提供氣流的裝置以清掃上述攝象機(jī)。
19.如權(quán)利要求9至18所述的設(shè)備，其中所述之?dāng)z象機(jī)安裝在上述焊槍上距焊槍出口30至100cm的地方。
20.如權(quán)利要求9至10任一項(xiàng)所述的設(shè)備，此設(shè)備還包括有視頻監(jiān)測(cè)熒屏以顯示由上述攝象機(jī)觀察到的實(shí)況圖象。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中還包括有為貯存一校準(zhǔn)標(biāo)度以及在上述熒屏上顯示該標(biāo)度圖象的裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種陶瓷焊補(bǔ)工藝，由耐熔材料顆粒與燃料顆粒組成的混合物從焊槍一端的出口處借助氣流噴向一作業(yè)面，在該面上燃料顆粒于一反應(yīng)區(qū)燃燒，產(chǎn)生出熱以軟化或熔化已噴出的耐熔材料顆粒，從而形成粘結(jié)耐熔焊補(bǔ)團(tuán)。本發(fā)明公開了一種監(jiān)測(cè)焊槍出口至反應(yīng)區(qū)之間距離的方法，其中用一臺(tái)攝象機(jī)監(jiān)測(cè)反應(yīng)區(qū)及反應(yīng)區(qū)與焊槍出口之間的至少一部分距離，并產(chǎn)生一電子信號(hào)以指示從焊槍出口至反應(yīng)區(qū)之間的距離(工作距離)。
文檔編號(hào)B05B1/00GK1071908SQ9211203
公開日1993年5月12日 申請(qǐng)日期1992年10月13日 優(yōu)先權(quán)日1991年10月15日
發(fā)明者亞歷山大·齊托科維 申請(qǐng)人:格拉沃貝爾公司