另一个需要考虑的关键特征是电弧的存在。焊接电弧是一种强大的光源,即使使用高动态范围 (HDR) 传感器也可能使图像饱和。如下图所示,确保相关区域最冷和最热的部分都在摄像机的温度测量范围内,同时避免电弧的饱和,是一项非同小可的任务。

在大多数情况下,近红外摄像机拍摄的图像会被弧光饱和,饱和区域的大小因工艺不同而异。SWIR 红外热像仪能更好地处理电弧:如下图所示,通常很少出现饱和现象。此外,与近红外摄像机相比,使用 SWIR 红外摄像机可以测量到更低的最低温度。

Spray NIR Edited

Spray SWIR

图 3. 喷射金属过渡模式下的 GMAW。近红外(左)和西南红外(右)热图像。注意近红外图像中的饱和度和焊池周围的暗色,但熔池与其周围焊道之间的对比度仍然很好。在 SWIR 图像中,熔池、电弧和冷却焊道清晰可见/可测量。

如图 4 所示,SWIR 的另一个独特功能是能够看穿烟雾。这通常也适用于电弧本身:使用 SWIR 成像技术,电弧的透明度更高,通常可以在此波长范围内的某个点看到电弧(见图 1)。

SWIR 成像生成的图像清晰可见所有必要的特征,如熔池的前缘和后缘、填充焊丝的位置和状态(包括液滴的形成)以及熔池相对于接缝的位置。这些特征在近红外波段可能不可见,因为电弧在这些波段较亮且不透明。

FCAWS NIR Edited FCAW-S SWIR
图 4. FCAW-S(自保护药芯焊丝)。近红外(左)和短波红外(右)热图像。注意使用滚动快门拍摄的近红外图像中的饱和度。在使用全局快门拍摄的 SWIR 图像中,熔池和冷却焊道清晰可见/可测量。电弧几乎是透明的。

 结论

近红外红外热像仪和 SWIR 红外热像仪是传统的中波红外热像仪和低波长红外热像仪的理想替代品,它们可以高精度测量各种温度。但这两种红外热像仪技术之间也有区别。

在焊接和 WAAM 应用中,为工艺匹配合适的红外热像仪非常重要。如果需要对低于 ~500 °C 的特征进行温度测量,那么 Xiris XIR-1800 等 SWIR 红外热像仪是您工艺的最佳选择。如果您试图避免图像中的电弧饱和,或者烟雾和飞溅是制程中的一个问题,那么 SWIR 红外热像仪也是您的较佳选择。不过,在某些情况下,近红外热像仪(如 Xiris XVC750)可以利用热数据实现基本成像,从而增强对比度。