發(fā)布時(shí)間：2020-08-26 04:54

【摘要】：TC4鈦合金具有低質(zhì)高強(qiáng)、比剛度高、耐蝕性好等優(yōu)點(diǎn),被廣泛地應(yīng)用在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。光纖激光焊接具有焊接速度快,熔深大,焊接變形小,能在室溫或特殊條件下進(jìn)行焊接,焊接設(shè)備簡單等優(yōu)勢(shì),在許多制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文以T型接頭激光非熔透深熔焊接為背景,以預(yù)測(cè)焊縫截面尺寸為目標(biāo),結(jié)合圖像處理技術(shù)提取熔池幾何特征量,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的方法建立熔池幾何特征量與熔深和結(jié)合面焊縫寬度之間的關(guān)系,進(jìn)一步根據(jù)熔池幾何特征量預(yù)測(cè)焊縫截面成形。首先,本文為了實(shí)現(xiàn)T型接頭非熔透深熔焊接的質(zhì)量監(jiān)測(cè),搭建了光纖激光焊接質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng),選取了合適的濾光片和輔助光源,并通過調(diào)整拍攝裝置的位姿得到最佳的熔池正面圖像。針對(duì)熔池正面圖像的特點(diǎn),設(shè)計(jì)了一套圖像處理算法,包括灰度處理、分段線性拉伸變換、形態(tài)學(xué)運(yùn)算及保留最大聯(lián)通區(qū)域等,用于提取熔池和匙孔的輪廓,進(jìn)一步可以提取出熔池幾何特征量。其次,建立激光功率、焊接速度和離焦量與熔池幾何特征量的關(guān)系,然后進(jìn)一步建立熔池幾何特征量與焊縫熔深及結(jié)合面焊縫寬度之間的關(guān)系,采用傳統(tǒng)的二次非線性回歸方程分別建立了焊縫熔深和結(jié)合面焊縫寬度與焊接工藝參數(shù)之間的二次回歸方程,并對(duì)方程進(jìn)行了回歸分析、方差分析,驗(yàn)證了回歸方程具有很高的顯著性,能夠用于焊縫截面尺寸的預(yù)測(cè)和指導(dǎo)焊接工藝參數(shù)的選擇。再次,針對(duì)工程中最常見的對(duì)接接頭,利用搭建的同軸監(jiān)測(cè)平臺(tái)來獲取熔池正面圖像,并提取熔池長度L和熔池寬度W,利用熔池長寬比L/W的值實(shí)現(xiàn)焊接熔透狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。在熔透的前提下,利用回歸模型建立工藝參數(shù)與1/2板厚處焊縫寬度和焊縫背面寬度之間的關(guān)系,為精確控制對(duì)接接頭焊縫截面尺寸打下了基礎(chǔ)。最后,以熔池長度、熔池寬度、匙孔直徑和熔池拖尾角度等熔池幾何特征量為輸入變量,以焊縫熔深和結(jié)合面焊縫寬度為輸出變量,考慮到激光焊接過程輸入變量與輸出變量的高度耦合性,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)模型。并利用遺傳算法的全局搜索特性優(yōu)化BP神經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值。試驗(yàn)結(jié)果表明,遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可有效提高熔深和結(jié)合面焊縫寬度的預(yù)測(cè)精準(zhǔn)度。然后,將建立好的遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在對(duì)接接頭1/2板厚處焊縫寬度和焊縫背面熔寬的預(yù)測(cè)上,發(fā)現(xiàn)該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的預(yù)測(cè)精準(zhǔn)性和普適性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TG456.7
【圖文】：

激光焊接過程檢測(cè)信號(hào)示意圖

其進(jìn)行快速傅立葉變換。通過頻譜分析發(fā)現(xiàn)，各頻率分速度和離焦量有一定的關(guān)系[8]。2000 年日本的 Susumu rai 等人通過特征頻率統(tǒng)計(jì)深熔焊與熱傳導(dǎo)焊的區(qū)別。圖信號(hào)與視覺信號(hào)采集系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)可以同步采集號(hào)和熔池圖像信息。Masaya Sakurai 認(rèn)為監(jiān)測(cè)條件的影響可靠性。建議使用濾波器對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理，以提高信息的

研究了如何利用來自光致等離子體的聲信號(hào)判斷焊縫的熔的聲信號(hào)低于未熔透時(shí)的聲信號(hào)強(qiáng)度[10]。2006 年華東理工，激光焊接聲音信號(hào)的頻率主要在 2~10kHz 之間。隨著焊號(hào)強(qiáng)度逐漸減小。頻譜族由單一向分散多族轉(zhuǎn)變，并在此網(wǎng)絡(luò)建立了聲音信號(hào)與熔深之間的關(guān)系模型[11]。如圖 1-3 為示意圖。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

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2 梅述文;成群林;胡佩佩;孫錫建;歐陽自鵬;;TC4鈦合金蒙皮骨架結(jié)構(gòu)件光纖激光焊工藝研究[J];熱加工工藝;2015年03期

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相關(guān)會(huì)議論文 前1條

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

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2 李瑞瑞;人工智能算法在GTAW焊接中的應(yīng)用[D];華東理工大學(xué);2013年

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本文編號(hào)：2804721