在工業(yè)化生產(chǎn)中,焊接作為大型復(fù)雜設(shè)備零部件的重要連接方法,焊接結(jié)構(gòu)強度對工業(yè)生產(chǎn)安全具有重要意義。激光焊接過程存在復(fù)雜的物理信息,其中熔池的動態(tài)特性直接影響焊縫成形過程,也決定了焊接過程的穩(wěn)定性和焊接質(zhì)量的優(yōu)劣。若能通過成像手段檢測熔池特征來判斷焊接缺陷的產(chǎn)生對實現(xiàn)焊接質(zhì)量的實時評估和狀態(tài)信息反饋具有重要意義。因此,本課題基于圖像技術(shù)進行熔池特性評估,研究焊接工藝參數(shù)與焊接缺陷、熔池特征的關(guān)系,實時在線監(jiān)測熔池狀態(tài),進而預(yù)測焊縫質(zhì)量,為優(yōu)化焊接工藝以及提高焊接質(zhì)量提供理論依據(jù)。具體的研究內(nèi)容如下:（1）研究了熔池特征量對熔池動態(tài)行為的影響規(guī)律�；诖罱ǖ娜鄢靥匦栽u估視覺檢測系統(tǒng)對熔池動態(tài)行為實時在線監(jiān)測,采用雙邊濾波、Otsu閾值分割和形態(tài)學(xué)處理等預(yù)處理算法及Canny邊緣檢測算法提取熔池的長度、寬度、面積、后拖尾角等特征參數(shù)。研究不同焊接工藝參數(shù)下熔池特征量的變化規(guī)律。結(jié)果表明,隨著焊接功率的增加和焊接速度的減小,熔池寬度、長寬、面積近似線性增大,熔池后拖尾角減小,熔池運動更劇烈,流動形式從層流向渦流轉(zhuǎn)變,凝固時間變長。熔池長寬比和面積越大、拖尾角越小,熔池運動越劇烈,更趨于渦流運動... 

【文章來源】：江蘇大學(xué)江蘇省

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

不同焊接功率下熔池輪廓圖

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文3熔池流體流動行為，發(fā)現(xiàn)焊接過程中匙孔和熔池呈準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，且熔池內(nèi)有生成的氣泡。（a）正面熔池動態(tài)行為；（b）縱向動態(tài)行為(a)Flowbehaviorofmoltenpool;(b)Flowbehaviorofmoltenpoollongitudinal圖1.2激光焊接熔池動態(tài)行為Figure1.2DynamicbehaviorofthemoltenpoolinthelaserweldingAkiraMatsunawa等[20]用高速相機觀察焊接過程中匙孔狀態(tài)和熔池動態(tài)行為。研究發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)態(tài)焊接中匙孔仍在不斷的變化，熔池液態(tài)金屬在匙孔的影響下進行快速的圓周運動。由此可知，在激光焊接過程中，匙孔和熔池都進行不穩(wěn)定運動，這是導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)各種缺陷的內(nèi)因。Kovacevic等[21]在激光器輔助照明下用高速相機觀察GTAW熔池，發(fā)現(xiàn)熔池長度和后拖尾角中包含著熔透信息，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立熔池尺寸特征與熔寬間的關(guān)系。德國萊布尼茲等離子體科學(xué)技術(shù)研究所[22]和日本大阪大學(xué)[23]分別使用8臺CCD和4臺高速相機同步檢測MIG焊和藥芯焊絲堆焊過程中熔滴過渡、電弧形態(tài)及熔池凝固過程行為。國內(nèi)雖然起步較晚，但對激光焊接過程中熔池也開展了一系列的研究。清華大學(xué)的孔文德[25]設(shè)計CO2焊短路狀態(tài)下的熔池圖像視覺傳感系統(tǒng)，能清晰的觀察到焊絲、熔池、熔渣、焊絲短路點等特征，如圖1.3所示，利用圖像處理技術(shù)提取熔池長度、寬度、面積和輪廓曲線等特征參數(shù)，建立焊接參數(shù)和熔池幾何特征參數(shù)間的映射關(guān)系，有效控制CO2焊縫成形的質(zhì)量。圖1.3CO2焊熔池圖像Figure1.3MoltenpoolimageoftheCO2laserwelding哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張勇[26]設(shè)計了基于二級反射光路的視覺傳感系統(tǒng)從焊槍后方獲取熔池正面圖像，分析的熔池圖像特征如圖1.4所示。設(shè)計圖像處理算法

江蘇大學(xué)碩士學(xué)位論文3熔池流體流動行為，發(fā)現(xiàn)焊接過程中匙孔和熔池呈準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，且熔池內(nèi)有生成的氣泡。（a）正面熔池動態(tài)行為；（b）縱向動態(tài)行為(a)Flowbehaviorofmoltenpool;(b)Flowbehaviorofmoltenpoollongitudinal圖1.2激光焊接熔池動態(tài)行為Figure1.2DynamicbehaviorofthemoltenpoolinthelaserweldingAkiraMatsunawa等[20]用高速相機觀察焊接過程中匙孔狀態(tài)和熔池動態(tài)行為。研究發(fā)現(xiàn)，在穩(wěn)態(tài)焊接中匙孔仍在不斷的變化，熔池液態(tài)金屬在匙孔的影響下進行快速的圓周運動。由此可知，在激光焊接過程中，匙孔和熔池都進行不穩(wěn)定運動，這是導(dǎo)致焊縫出現(xiàn)各種缺陷的內(nèi)因。Kovacevic等[21]在激光器輔助照明下用高速相機觀察GTAW熔池，發(fā)現(xiàn)熔池長度和后拖尾角中包含著熔透信息，采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建立熔池尺寸特征與熔寬間的關(guān)系。德國萊布尼茲等離子體科學(xué)技術(shù)研究所[22]和日本大阪大學(xué)[23]分別使用8臺CCD和4臺高速相機同步檢測MIG焊和藥芯焊絲堆焊過程中熔滴過渡、電弧形態(tài)及熔池凝固過程行為。國內(nèi)雖然起步較晚，但對激光焊接過程中熔池也開展了一系列的研究。清華大學(xué)的孔文德[25]設(shè)計CO2焊短路狀態(tài)下的熔池圖像視覺傳感系統(tǒng)，能清晰的觀察到焊絲、熔池、熔渣、焊絲短路點等特征，如圖1.3所示，利用圖像處理技術(shù)提取熔池長度、寬度、面積和輪廓曲線等特征參數(shù)，建立焊接參數(shù)和熔池幾何特征參數(shù)間的映射關(guān)系，有效控制CO2焊縫成形的質(zhì)量。圖1.3CO2焊熔池圖像Figure1.3MoltenpoolimageoftheCO2laserwelding哈爾濱工業(yè)大學(xué)的張勇[26]設(shè)計了基于二級反射光路的視覺傳感系統(tǒng)從焊槍后方獲取熔池正面圖像，分析的熔池圖像特征如圖1.4所示。設(shè)計圖像處理算法


本文編號：3361296