光纖激光深熔焊接主動式在線同軸監(jiān)測研究.pdf

1、隨著我國汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，激光焊接技術也得到了充分體現(xiàn)，尤其是光纖激光器因為具有光束質量好、功率密度高、具有小光斑直徑和集中熱輸入量的特點，形成的焊縫深寬比大、變形小等優(yōu)點，在焊接領域的地位已日益劇增。但是在高速、高自動化激光焊接過程中難以始終保證焊接質量的穩(wěn)定性。因此，利用監(jiān)測激光焊接過程中的熔池及小孔等相關信息來實現(xiàn)對焊接質量的監(jiān)測引起廣大學者的重視。
　　 本文為實現(xiàn)焊接質量的在線監(jiān)測，搭建了基于輔助光源的光纖激光焊接質

2、量監(jiān)測系統(tǒng)。首先通過試驗測定了激光焊接鍍鋅鋼時干擾信號（等離子體與金屬蒸汽等）的波長范圍，比較了不同藍、綠和紅色波段濾光效果，選取了合適的濾波片可以更好地抑制等離子體等干擾信號對同軸采集焊接區(qū)域圖像的干擾;研究了主動式同軸監(jiān)測與被動式同軸監(jiān)測的區(qū)別，選取了綠色LED點光源作為輔助光源并設計了輔助點光源的照射角度調節(jié)裝置;針對在焊接過程中不同的焊接速度，不同的焊接參數下同軸拍攝的需求，設計并選取了合適的拍攝裝置及數據采集裝置。
　　

3、 針對激光焊接同軸圖像的特點及采集系統(tǒng)的采集效率，提出了激光焊接質量的同軸監(jiān)測算法。首先通過灰度處理，自適應中值濾波、圖像增強、生長算法及Canny算子的方法對同軸采集的圖像處理，可以獲得熔池、小孔、熱影響區(qū)輪廓清晰的圖像。通過分析沿垂直焊接速度方向的熔池區(qū)域灰度分布，在線監(jiān)測熔池寬度L值的大小可以實現(xiàn)光纖激光深熔焊接熔寬的在線監(jiān)測。通過獲取小孔頂部的直徑D和底部直徑d后，基于d/D的比值來實現(xiàn)激光焊接熔透狀態(tài)的監(jiān)測。
　　

4、最后，通過光纖激光焊接質量同軸監(jiān)測平臺并結合焊接質量監(jiān)測機理做了大量試驗，得出在激光焊接時可根據同軸采集圖像中熔池寬度L的值來實現(xiàn)熔寬監(jiān)測，當L值出現(xiàn)較大變動時即代表焊縫寬度發(fā)生大的變化;在激光焊接熔透狀態(tài)監(jiān)測時，可根據d/D的值監(jiān)測出三種熔透狀態(tài)，分別為未熔透、適度熔透和過熔透。在對接焊過程中，對采集圖像灰度值提取后，可獲得未焊接縫隙所在的像素線位置，將其與焊接區(qū)域中心線比較，獲得距離差值為△L，可以根據監(jiān)測△L的值來實現(xiàn)焊縫跟蹤，從