1.前言
电焊弧光属于高温等离子体，主要包括红外线、可见光线和紫外线。这些都属于热线谱。温度可达5000K以上（属于强自然光），主要是紫外线290-320nm波长；比如焊接电弧温度在3000℃时，其辐射波长小于290nm；温度在3200℃时，其辐射波长小于230nm。对人眼及皮肤有伤害。
由于焊接电弧的高亮特性，操作者无法在观察焊接电弧的同时，还能观察到熔池及周围背景环境，这样许多重要的焊缝质量的信息都无法获取。使用焊帽，虽然能够保护眼睛，观察到电弧，但很难观察到熔池及周边环境。而且操作者离焊接区域过近，姿势受限，健康和安全也难以保证。而且现在劳动力短缺以及焊接环境恶劣的情况，能够招到一个高技术水平的焊工并非易事
于是：监控摄像头的动态范围就要适应这种焊接场景；
宽动态就是场景中特别亮的部位和特别暗的部位同时都能看得特别清楚，“动态范围”是指摄像机对拍摄场景中景物光照反射的适应能力，宽动态范围就是图像能分辨最亮的亮度信号值与能分辨的最暗的亮光信号值的比值。
2.应用范围
焊接摄像头能够远程实时观察电弧焊接过程:
++ GMAW (MIG/MAG)
++ GTAW (TIG)
++ Plasma等离子弧焊
++ Laser / Laser Hybrid激光焊接/激光电弧复合焊接
典型焊接的最亮点和周围较暗环境的亮度比一般为 1000000：1 或 120dB。所以观察的时候要能处理极大的光亮动态范围，比如：10000000：1或140dB。整个焊接的融合过程，焊缝，焊道等等才可以很清楚地观察到。 在焊接过程中通过摄像头观察到焊接区域的变化，并即时调整焊接参数。这样能够显著降低返修率及废品率。实时监视焊接过程最有效的方式是采用焊接摄像头。然而使用传统的摄像监视系统不足以让操作者看到足够的熔池细节，也无法做出必要的调整。焊接摄像头需要既能够看清楚明亮的焊接电弧，同时还能够观察到周边的熔池及母材环境。
2.1
看清熔池的重要性：熔池及周边环境包含了操作者需要了解的与焊接质量相关的必要信息。
例如，在TIG焊中熔池宽度与焊缝熔透相关。此外，熔池宽度、体积和位置与最终的焊缝成型和缺陷(如未焊透)密切相关。
宽动态范围(WDR)焊接摄像头使这些要求成为可能。
使用摄像头观察焊接过程不是一个新技术。但传统的摄像头使用标准的CCD摄像机加上滤光片来获取焊接区域的图像。这样的方式由于高亮度的电弧使得周边环境过度曝光，导致无法观察到熔池细节。
例如，钨极氩弧焊管中，钨极端部的亮度是母材亮度的10,000,000倍(或者大于140 db信噪比）。
对于大多数摄像机的图像而言，这是非常大的挑战。因为它们只能处理信噪比在50-60dB的图像。其结果是摄像机获取的图像缺乏必要的细节信息，使得操作者无法做出准确的判断。
理想状态是摄像头应该能够处理像素饱和及电弧光谱，使得操作者能够观察到钨极、熔池、电弧的细节信息。
2.2 WDR焊接摄像头的特点：
WDR摄像头能够让操作者在焊接过程中观察到丰富的质量信息，这是之前的普通摄像头无法达到的。这就意味着生产率、焊接质量以及健康和安全提升。摄像头的特点包括：
++ WDR 传感器能够获取信噪比达 140+ db 的图像
++内置照明、调焦及冷却
++ 能够提供图像处理功能
++ 能够提供图象的放大和缩小
++ 镜头除尘功能
++ 适应于恶劣的焊接环境
++ 能够录像
3.优势：
使用焊接摄像头，在焊接过程中燃弧时间增加，操作者不需要频繁停止焊接过程来调整焊接状态，例如重新设定焊丝干伸长、钨极高度、和焊枪的位置。由于能够观察到焊接过程的细节，操作者就能够关注于焊接质量相关的重要参数：
++ 焊丝和填充金属对准焊缝。
++ 改变焊丝干伸长或者保护气流量
++ 监视熔池表面的夹渣或者气孔
++ 保证熔池为理想形状，优化焊接过程。
3.1 健康安全：
触电、焊接烟尘吸入、红眼病（焊工眼睛直接观察电弧）、接触到焊接飞溅、以及被移动或者掉落的物体伤害。上述这些是现场工作岗位上常见的危险，如果将操作者（焊工）从焊接电弧附近挪开，则可以避免这些伤害。使用焊接摄像头意味着操作者很少生病，减少职业病风险，降低法律义务，以及更安全和更健康的操作者。
3.2 运行效率;
通过给焊接过程加装摄像头，操作者能够清晰地观察到焊丝的端部，以及周边的环境。包括焊丝端部相对于焊缝的位置，填充焊丝的位置，焊丝（钨极）高度，电弧的尺寸范围，焊丝的高度，电弧的热输入以及其它参数，都可以通过使用摄像头观察焊接区域来监视。
使用焊接摄像头，在焊接过程中燃弧时间增加，操作者不需要频繁停止焊接过程来调整焊接状态，例如重新设定焊丝干伸长、钨极高度、和焊枪的位置。
3.3 实时验证：
焊接摄像头能够让操作者很快地确认在焊接过程中的故障原因。例如是否是焊缝掺入杂质，工件不对齐，气体流量不合适，或者熔池/匙孔尺寸形状不合适。
摄像头能够帮助确认问题发生的最有可能的原因，确保恢复继续焊接时所采取的解决方案是有效的。
焊接摄像头给操作者提供了能够实时观察焊接电弧以及周边环境的可能，这些细节足以让操作者判断和调整焊接过程。操作者可以调整，例如将焊枪对准焊缝，焊丝对准焊枪，改变焊丝长度或者调整气体流量，检测熔池表面杂质或气孔。通过保持熔池始终处于合适的形状来优化整个焊接过程
小结：
使用焊接摄像头监视焊接过程并不是一个新概念，但开发一个宽动态范围的焊接摄像头能够提供以前常规摄像头所不能观察到的更多的焊接细节问题。
这种创新性的产品克服了常规摄像头由于强电弧光造成的像素饱和度，这种情况掩盖了很多需要观察的焊接细节。使得在观察焊丝端部的同时，还能够观察到焊接周边较暗的环境
閱讀更多 史樹波 的文章
