熔池振蕩作為一種常見的熔池表面波動現(xiàn)象,其振蕩行為中承載了豐富的熔池特征信息�？煽繖z測并提取熔池表面振蕩特征信號對深入理解電弧熔池耦合作用、焊縫熔透狀態(tài)、熔池液態(tài)金屬表面張力等焊接基礎(chǔ)理論問題具有十分重要的意義。然而,由于實(shí)際在GTAW焊接過程中,熔池表面振蕩幅度非常微弱,想要準(zhǔn)確獲取熔池表面振蕩特征信息十分困難。針對傳統(tǒng)熔池振蕩法（弧壓法和弧光法）信噪比低、魯棒性差、無法表征熔池表面三維振蕩信息的缺點(diǎn),本文創(chuàng)新性的提出了一種基于激光視覺的GTAW熔池自由表面振蕩三維測量方法,并利用該方法對GTAW定點(diǎn)及連續(xù)焊接過程中的熔池自由表面振蕩行為開展了以下幾方面的研究工作。針對GTAW熔池自由表面振蕩特征及激光視覺法的原理,開發(fā)并建立了基于Labview軟件平臺的脈沖GTAW（P-GTAW）激光視覺熔池振蕩三維檢測軟硬件試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對焊接過程中反射激光條紋圖像信號的實(shí)時(shí)采集、存儲、保存及后續(xù)圖像處理,同時(shí)具有實(shí)時(shí)輸出控制信號和優(yōu)化激源工藝參數(shù)等功能。針對高速CCD攝像機(jī)采集的反射激光條紋圖像動態(tài)變化特征,提出了基于圖像亮度值法的熔池振蕩特征頻率提取算法和基于圖像質(zhì)心法的熔池表面振... 

【文章來源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁數(shù)】：136 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 引言
    1.2 GTAW熔池信息測量的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 GTAW熔池一維信息測量的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 GTAW熔池表面二維及三維信息測量的研究現(xiàn)狀
    1.3 GTAW熔池振蕩信息測量的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.4.1 本文研究內(nèi)容
        1.4.2 本文主要創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 GTAW激光視覺熔池振蕩檢測方法及試驗(yàn)系統(tǒng)
    2.1 GTAW激光視覺熔池振蕩檢測方法及基本原理
        2.1.1 GTAW熔池振蕩的基本原理
        2.1.2 激光視覺熔池振蕩檢測方法及原理
    2.2 激光視覺GTAW熔池振蕩試驗(yàn)系統(tǒng)
        2.2.1 視覺傳感硬件系統(tǒng)
        2.2.2 焊接硬件系統(tǒng)
        2.2.3 Labview軟件系統(tǒng)
    2.3 本章小結(jié)
第3章 GTAW熔池振蕩特征信號提取算法研究
    3.1 五線模板反射激光條紋動態(tài)變化過程分析與特征頻率提取算法的提出
        3.1.1 裁剪和濾波
        3.1.2 頂帽變換和二值化
        3.1.3 窗口標(biāo)定和頻率提取
        3.1.4 算法的魯棒性分析
    3.2 單線模板反射激光條紋動態(tài)變化過程分析與熔池振蕩幅度提取算法的提出
        3.2.1 圖像預(yù)處理
        3.2.2 圖像質(zhì)心提取算法
        3.2.3 質(zhì)心波動幅度與熔池表面振蕩幅度分析
    3.3 本章小結(jié)
第4章 GTAW定點(diǎn)焊熔池振蕩行為研究
    4.1 試驗(yàn)材料
    4.2 激源對熔池振蕩信號的影響
        4.2.1 弧長對振蕩信號的影響
        4.2.2 激源參數(shù)對振蕩信號的影響
    4.3 不同熔透狀態(tài)下熔池振蕩行為研究
        4.3.1 未熔透熔池振蕩行為
        4.3.2 全熔透熔池振蕩行為
        4.3.3 臨界熔透熔池振蕩行為
    4.4 熔池自由表面振蕩的李薩如圖形研究
        4.4.1 李薩如圖形的基本理論
        4.4.2 不同熔透狀態(tài)下李薩如圖形的測量和分析
    4.5 步進(jìn)焊接熔透實(shí)時(shí)控制研究
        4.5.1 臨界熔透控制算法的提出
        4.5.2 步進(jìn)焊接控制試驗(yàn)
    4.6 未熔透和全熔透熔池振蕩解析模型
        4.6.1 未熔透熔池振蕩解析模型
        4.6.2 全熔透熔池振蕩解析模型
    4.7 本章小結(jié)
第5章 GTAW連續(xù)焊接熔池振蕩行為研究
    5.1 焊接速度對熔池振蕩信號傳感質(zhì)量的影響
    5.2 焊接速度對熔池振蕩行為的影響
        5.2.1 試驗(yàn)參數(shù)
        5.2.2 焊接速度對熔池振蕩特征信號的影響
        5.2.3 焊接速度對熔池自由表面振蕩模式的影響
        5.2.4 “晃動”模式下振蕩頻率與熔池尺寸相關(guān)性分析
        5.2.5 焊接速度對電弧軸線與熔池幾何中心偏移量（35）x的影響
    5.3 不同熔透狀態(tài)下熔池振蕩行為研究
        5.3.1 未熔透熔池振蕩行為
        5.3.2 全熔透熔池振蕩行為
        5.3.3 臨界熔透熔池振蕩行為
    5.4 本章小結(jié)
第6章 GTAW熔池液態(tài)金屬表面張力測量及A-TIG熔深增加機(jī)理研究
    6.1 激光視覺GTAW熔池液態(tài)金屬表面張力測量方法的提出
        6.1.1 理論模型和試驗(yàn)系統(tǒng)
    6.2 活性劑對熔池液態(tài)金屬表面張力的影響及熔深增加機(jī)理
        6.2.1 氧化物活性劑對熔池尺寸及表面張力影響
        6.2.2 氟化物活性劑對熔池尺寸及表面張力影響
    6.3 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻(xiàn)
致謝
附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄
附錄B 專利


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3072038