納秒門控高速成像技術(shù)在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用
焊接作為一種實(shí)現(xiàn)材料永久性連接的方法，被廣泛用于機(jī)械制造、石油化工、橋梁、船舶、建筑、動力工程、交通車輛、航空航天等各個(gè)部門，已成為機(jī)械制造行業(yè)中不可缺少的加工工藝。在焊接中產(chǎn)生使金屬熔化所必需的熱量時(shí)會產(chǎn)生非常強(qiáng)的高能量輻射，例如極亮的可見光、紫外輻射以及紅外輻射等，強(qiáng)烈的輻射使人眼無法直視正在進(jìn)行的焊接過程。
自從1950年代出現(xiàn)相機(jī)技術(shù)以來，人們就不斷嘗試使用相機(jī)來獲取焊接過程的清晰圖像。如今，借助高速攝像技術(shù)，焊接與激光加工過程中許多裸眼無法觀察的試驗(yàn)現(xiàn)象或試驗(yàn)對象可轉(zhuǎn)換成適宜觀察的圖像等可視化模式，形象直觀地表達(dá)焊接與激光加工過程。不僅有助于全面深入地認(rèn)識焊接內(nèi)在機(jī)理和機(jī)制，而且可為焊接材料、焊接工藝和焊接結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)、焊接與激光加工過程的實(shí)時(shí)控制、焊接結(jié)構(gòu)的健康評價(jià)等提供依據(jù)。
中科原子自主研發(fā)的納秒門控高速成像技術(shù)，基于微納光場調(diào)控、圖像增強(qiáng)技術(shù)及高速圖像采集讀出電路，通過納秒脈沖激光照明與納秒快門同步，在目標(biāo)被照亮的瞬間（10億分之一秒）采集目標(biāo)反光信號，大幅削減環(huán)境光干擾，實(shí)現(xiàn)高對比度穿透成像。先進(jìn)的ICMOS圖像傳感器能夠提供高對比度的圖像，而不會使圖像的最亮部分飽和，從而露出電極、熔池、接縫和周圍環(huán)境的細(xì)節(jié)。
納秒門控高速成像技術(shù)在焊接領(lǐng)域可實(shí)現(xiàn)快速且遠(yuǎn)程地對準(zhǔn)焊槍和焊縫；實(shí)現(xiàn)在線缺陷檢測，及早發(fā)現(xiàn)缺陷并確定焊接過程中存在的技術(shù)問題，減少中斷焊接過程以進(jìn)行質(zhì)量檢查和驗(yàn)證，從而提高生產(chǎn)效率。結(jié)合非破壞性檢查方法，進(jìn)一步降低檢查人員破壞完整焊縫以測試質(zhì)量的依賴性。
目前，航空、核工業(yè)、造船、車體及機(jī)械制造等工業(yè)領(lǐng)域采用的高速相機(jī)基本依賴進(jìn)口，存在價(jià)格高昂、售后及技術(shù)支持不及時(shí)等問題；近幾年國內(nèi)也有廠家推出了系列高速相機(jī)，價(jià)格較低但性能遠(yuǎn)不如進(jìn)口產(chǎn)品。中科原子針對我國高新技術(shù)發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級和國防建設(shè)等方面對納秒門控高速成像器件的迫切需求，研發(fā)高性能、低成本高速相機(jī)，打破行業(yè)對進(jìn)口產(chǎn)品的依賴，填補(bǔ)市場空白。