熔池振蕩作為一種常見(jiàn)的熔池表面波動(dòng)現(xiàn)象,其振蕩行為中承載了豐富的熔池特征信息。可靠檢測(cè)并提取熔池表面振蕩特征信號(hào)對(duì)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(wèn)題具有十分重要的意義。然而,由于實(shí)際在GTAW焊接過(guò)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(duì)傳統(tǒng)熔池振蕩法（弧壓法和弧光法）信噪比低、魯棒性差、無(wú)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(jué)的GTAW熔池自由表面振蕩三維測(cè)量方法,并利用該方法對(duì)GTAW定點(diǎn)及連續(xù)焊接過(guò)程中的熔池自由表面振蕩行為開(kāi)展了以下幾方面的研究工作。針對(duì)GTAW熔池自由表面振蕩特征及激光視覺(jué)法的原理,開(kāi)發(fā)并建立了基于Labview軟件平臺(tái)的脈沖GTAW（P-GTAW）激光視覺(jué)熔池振蕩三維檢測(cè)軟硬件試驗(yàn)系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊接過(guò)程中反射激光條紋圖像信號(hào)的實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)、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(hào)和優(yōu)化激源工藝參數(shù)等功能。針對(duì)高速CCD攝像機(jī)采集的反射激光條紋圖像動(dòng)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(lái)源】：蘭州理工大學(xué)甘肅省

【文章頁(yè)數(shù)】：136 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)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(cè)量的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 GTAW熔池一維信息測(cè)量的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 GTAW熔池表面二維及三維信息測(cè)量的研究現(xiàn)狀
    1.3 GTAW熔池振蕩信息測(cè)量的研究現(xiàn)狀
    1.4 本文研究?jī)?nèi)容及創(chuàng)新點(diǎn)
        1.4.1 本文研究?jī)?nèi)容
        1.4.2 本文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)
第2章 GTAW激光視覺(jué)熔池振蕩檢測(cè)方法及試驗(yàn)系統(tǒng)
    2.1 GTAW激光視覺(jué)熔池振蕩檢測(cè)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(jué)熔池振蕩檢測(cè)方法及原理
    2.2 激光視覺(jué)GTAW熔池振蕩試驗(yàn)系統(tǒng)
        2.2.1 視覺(jué)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(hào)提取算法研究
    3.1 五線模板反射激光條紋動(dòng)態(tài)變化過(guò)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(dòng)態(tài)變化過(guò)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(dòng)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(duì)熔池振蕩信號(hào)的影響
        4.2.1 弧長(zhǎng)對(duì)振蕩信號(hào)的影響
        4.2.2 激源參數(shù)對(duì)振蕩信號(hào)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(cè)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(duì)熔池振蕩信號(hào)傳感質(zhì)量的影響
    5.2 焊接速度對(duì)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(duì)熔池振蕩特征信號(hào)的影響
        5.2.3 焊接速度對(duì)熔池自由表面振蕩模式的影響
        5.2.4 “晃動(dòng)”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(duì)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(cè)量及A-TIG熔深增加機(jī)理研究
    6.1 激光視覺(jué)GTAW熔池液態(tài)金屬表面張力測(cè)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(duì)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(duì)熔池尺寸及表面張力影響
        6.2.2 氟化物活性劑對(duì)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
[1]焊接電弧聲信號(hào)降噪技術(shù)[J]. 劉立君,蘭虎,于忠偉,周濱濤.  焊接學(xué)報(bào). 2009(12)
[2]不銹鋼電弧輔助活性TIG焊[J]. 黃勇,樊丁,林濤,雒煥勝.  焊接學(xué)報(bào). 2009(10)
[3]從振動(dòng)波形研究貝塞爾函數(shù)和勒讓德函數(shù)的漸近關(guān)系[J]. 劉峰,唐香蓮,朱江.  大學(xué)物理. 2009(08)
[4]圓形薄膜自由振動(dòng)的理論解[J]. 林文靜,陳樹(shù)輝,李森.  振動(dòng)與沖擊. 2009(05)
[5]電弧聲與鋁合金脈沖MIG焊熔滴過(guò)渡的相關(guān)性[J]. 石玗,黃健康,聶晶,樊丁.  焊接學(xué)報(bào). 2009(03)
[6]鋁合金焊接圖像焊縫位置和間隙提取[J]. 樊重建,沈鴻源,林濤,陳善本.  焊接學(xué)報(bào). 2008(08)
[7]鋁合金鎢極氬弧焊熔池被動(dòng)視覺(jué)信息傳感[J]. 樊重建,王建軍,陳善本.  上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2008(01)
[8]SiO2增加鋁合金交流A-TIG焊熔深的機(jī)理[J]. 黃勇,樊丁.  焊接學(xué)報(bào). 2008(01)
[9]電弧聲信號(hào)與鋁合金MIG焊縫塌陷的相關(guān)性[J]. 石玗,黃健康,樊丁,陳劍虹.  機(jī)械工程學(xué)報(bào). 2007(10)
[10]基于線形化算法的熔池三維形狀提取[J]. 王繼鋒,王文怡,陳善本.  焊接學(xué)報(bào). 2007(08)



本文編號(hào)：3072038