焊接過程智能傳感與控制是近年來焊接領(lǐng)域中一個重要的研究方向。傳統(tǒng)的人工與線下質(zhì)量監(jiān)管均難以保障日益增長的制造量和復(fù)雜多變的工藝需求,因此在線質(zhì)量測評是焊接領(lǐng)域中重要且迫切的研究內(nèi)容之一,在線獲取并分析焊接過程中的多元化信息,可為焊接制造過程提供實時質(zhì)量評價數(shù)據(jù)和工藝控制導(dǎo)向,從而實現(xiàn)焊接過程質(zhì)量監(jiān)管控制智能化。熔池視覺成像能描述金屬熔化、流動、凝固成形等過程的穩(wěn)定性;電弧光譜輻特性直接反應(yīng)了電弧的穩(wěn)定性,能進(jìn)一步輔助判斷焊接成形質(zhì)量。本文主要研究內(nèi)容正是基于熔池視覺成像與電弧光譜分析兩個方面,主要研究內(nèi)容和創(chuàng)新點如下:(1)基于光譜的熔池最優(yōu)成像波段選擇方法。針對現(xiàn)有熔池成像波段選擇不統(tǒng)一、缺乏理論指導(dǎo),提出了基于光譜的熔池最優(yōu)成像波段選擇方法。該方法通過測量電弧光譜分布與熔池自身輻射譜,從而選擇出最優(yōu)成像波段,同時設(shè)計基于電參數(shù)選通的FPGA觸發(fā)方案,拍攝到低電弧干擾的熔池圖像。在此基礎(chǔ)上首次提出熔池多波段圖像融合方法,設(shè)計共光軸多波段熔池成像系統(tǒng),研究了基于非降采樣小波變換的灰度融合算法與基于改進(jìn)的Reinhard彩色融合算法�；叶热诤虾蟮膱D像細(xì)節(jié)豐富、紋理清晰;彩色融合后的圖像對...

【文章頁數(shù)】：152 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
1 緒論
    1.1 課題研究背景
    1.2 熔池視覺成像發(fā)展現(xiàn)狀
        1.2.1 主動視覺成像法
        1.2.2 被動視覺成像法
    1.3 電弧光譜診斷發(fā)展現(xiàn)狀
    1.4 高靈敏光譜數(shù)據(jù)采集發(fā)展現(xiàn)狀
        1.4.1 成像光譜儀發(fā)展歷程
        1.4.2 Hadamard變換光譜儀
    1.5 熔池多維數(shù)據(jù)分析算法發(fā)展現(xiàn)狀
        1.5.1 熔池視覺與電弧光譜計算
        1.5.2 多維數(shù)據(jù)分析算法
    1.6 論文主要研究內(nèi)容
2 高信噪比熔池圖像獲取
    2.1 熔池成像過程機(jī)理與影響因素
        2.1.1 熔池?zé)彷椛涮匦?br>        2.1.2 熔池成像過程機(jī)理
        2.1.3 熔池成像影響因素
        2.1.4 相機(jī)對熔池自身輻射的響應(yīng)
    2.2 基于焊接電流的熔池圖像觸發(fā)采集優(yōu)化方法
    2.3 熔池成像系統(tǒng)設(shè)計與實驗結(jié)果
        2.3.1 熔池成像系統(tǒng)設(shè)計
        2.3.2 不銹鋼熔池成像結(jié)果
        2.3.3 鋁合金熔池成像結(jié)果
    2.4 共光軸多波段熔池圖像融合系統(tǒng)設(shè)計與實驗結(jié)果
        2.4.1 共光軸多波段熔池圖像融合系統(tǒng)設(shè)計
        2.4.2 基于非降采樣小波變換的熔池圖像融合算法
        2.4.3 基于改進(jìn)的Reinhard彩色融合算法
        2.4.4 灰度融合實驗結(jié)果
        2.4.5 彩色融合實驗結(jié)果
    2.5 本章小結(jié)
3 高靈敏度、高信噪比瞬態(tài)光譜測量
    3.1 基于多通道測量技術(shù)的光譜儀
        3.1.1 Hadamard光譜測量理論
        3.1.2 基于分類的Hadamard光譜測量降噪性能研究
    3.2 基于亞Hadamard矩陣的瞬態(tài)光譜儀設(shè)計與實驗結(jié)果
        3.2.1 瞬態(tài)HTS系統(tǒng)設(shè)計
        3.2.2 瞬態(tài)HTS信噪比分析
    3.3 基于瞬態(tài)HTS的電弧光譜研究
    3.4 本章小節(jié)
4 基于視覺隨機(jī)子空間的在線熔池形態(tài)缺陷監(jiān)測
    4.1 基于雙波段成像的熔池在線輪廓提取和焊縫寬度預(yù)測
        4.1.1 雙波段熔池成像系統(tǒng)設(shè)計
        4.1.2 基于梯度和灰度的超像素合并策略優(yōu)化的熔池輪廓提取
        4.1.3 在線焊縫寬度預(yù)測
    4.2 基于概率分布半監(jiān)督隨機(jī)子空間稀疏表示的熔池形態(tài)監(jiān)測
        4.2.1 半監(jiān)督隨機(jī)子空間分類技術(shù)研究
        4.2.2 基于概率分布的半監(jiān)督隨機(jī)子空間稀疏表示分類
        4.2.3 基于概率分布的半監(jiān)督隨機(jī)子空間稀疏表示數(shù)據(jù)集測試
        4.2.4 基于概率分布的半監(jiān)督隨機(jī)子空間稀疏表示性能研究
        4.2.5 焊接參數(shù)擾動在線監(jiān)測結(jié)果實驗結(jié)果與分析
    4.3 基于半監(jiān)督多隨機(jī)子空間稀疏表示的熔池形態(tài)監(jiān)測
        4.3.1 半監(jiān)督多隨機(jī)子空間稀疏表示
        4.3.2 半監(jiān)督多隨機(jī)子空間稀疏表示求解過程
        4.3.3 半監(jiān)督多隨機(jī)子空間稀疏表示數(shù)據(jù)集測試
        4.3.4 半監(jiān)督多隨機(jī)子空間稀疏表示性能研究
        4.3.5 焊接參數(shù)擾動在線監(jiān)測實驗結(jié)果與分析
    4.4 本章小結(jié)
5 基于光譜稀疏表示的在線電弧穩(wěn)定性監(jiān)測
    5.1 基于離散稀疏流形正則化的電弧光譜穩(wěn)定性監(jiān)測
        5.1.1 離散稀疏流形正則化
        5.1.2 離散稀疏流形正則化數(shù)據(jù)集測試
        5.1.3 離散稀疏流形正則化性能研究
    5.2 保護(hù)氣流量在線監(jiān)測實驗
        5.2.1 冷金屬過渡復(fù)合脈沖焊接實驗結(jié)果與分析
        5.2.2 等離子弧焊實驗結(jié)果與分析
        5.2.3 鎢極氬弧焊實驗結(jié)果與分析
    5.3 本章小結(jié)
6 總結(jié)與展望
    6.1 論文主要工作
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 不足與展望
致謝
參考文獻(xiàn)
附錄



本文編號：3806178