第48届世界技能大赛焊接项目观察 千眼狼高速相机如何记录焊接过程

　　第48届世界技能大赛正在上海举行。焊接是制造与工程技术领域的重要赛项。按照2026版世界技能组织职业标准，项目涉及SMAW（111）、GMAW（135）、FCAW-G（136）和GTAW（141）等工艺，考查范围覆盖接头准备、参数设定、焊接操作、质量控制与最终检验。

　　焊缝外观、尺寸测量、无损检测和破坏性试验能够判断结果是否符合要求，却很难还原缺陷形成瞬间的电弧、熔滴和熔池状态。高速相机的价值，正是把毫秒甚至微秒尺度的焊接过程转化为可回放、可对时、可分析的图像。

　　高速相机能够看见什么

　　在GMAW过程中，高速相机可以记录熔滴形成、长大、颈缩、脱落及进入熔池的过程，用于分析短路过渡、颗粒过渡和喷射过渡的稳定性。

　　CMT属于具有焊丝回抽控制特征的短路过渡类GMAW工艺。高速相机可以分辨熔滴与熔池接触、焊丝回抽、液桥颈缩、熔滴分离和再引弧等阶段，并统计过渡周期、短路持续时间和飞溅事件。

　　通过适当的辅助照明和滤光，高速相机还可观察电弧长度与摆动、熔池边界与表面波动，以及激光焊中的匙孔开口变化。这些影像能够为参数优化和异常溯源提供过程线索。

图1-千眼狼(Revealer)S1315M型高速相机对焊接过程中电弧、熔滴及熔池的同步清晰观测

　　焊接高速成像不只是提高帧率

　　焊接高速成像首先要解决强弧光干扰。背光法适合获得熔滴轮廓，前向照明法则有利于观察熔池表面。工程系统通常根据电弧光谱选择照明波段，并结合窄带滤光片、短曝光和高动态成像提高信噪比。

　　帧率与曝光时间是两个不同参数。帧率决定时间采样间隔，曝光时间决定运动模糊程度。

　　电流电压同步采集系统为何关键

　　通过高速相机记录的瞬态过程慢放视频，工程师们可以看见发生了什么，接入电流电压同步采集系统后，才能分析异常发生时参数如何变化。

　　千眼狼(Revealer)电流电压同步采集系统让高速相机、辅助光源、焊接电流和电弧电压使用统一时间基准，使每一帧图像都能对应到电流、电压波形的确定位置。

图2-千眼狼(Revealer)电流电压同步采集

　　在短路过渡分析中，可通过同步影像与电信号识别熔滴接触、短路期间的电流电压变化、液桥颈缩与断裂以及电弧重燃之间的时序关系；在脉冲GMAW中，可分析电流脉冲相位与熔滴脱落时刻的对应关系，判断过渡是否稳定；在GTAW中，可对照焊接电流变化，分析熔池尺寸及表面振荡的动态响应。

图3-千眼狼(Revealer)电流电压分析系统

　　千眼狼电流电压同步采集系统还可进行U-I特性、概率密度、平均值、有效值和标准差等统计分析，用于比较不同工艺参数下的过程稳定性。

　　从竞赛训练到焊接生产

　　在选手训练中，高速相机可以把焊枪工作角、行走角、运条方式和停顿位置与熔池响应对应起来。配合电流电压同步采集系统，还可确认操作变化是否引起电弧、熔滴和电信号波动，使训练复盘从经验描述转向过程分析。

　　在生产和科研现场，千眼狼高速相机可与电流电压同步采集系统、机器人轨迹、热像及焊后检测数据联合使用，回答三个具体问题：异常从何时开始，当时电流电压与熔池如何变化，最终对应了什么质量结果。

　　高速相机的作用是记录肉眼无法连续观察的瞬态过程，并把熔滴、电弧、熔池与电流电压放在同一时间轴上，为技能训练、缺陷溯源和工艺优化提供可复核的过程证据。