基于高速攝像技術(shù)的光纖激光焊接過程研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、高功率光纖激光器以其高效率、大功率、高光束質(zhì)量、穩(wěn)定性好,使用方法簡便,可實現(xiàn)免維護等優(yōu)勢,在汽車、能源、航空制造等工業(yè)領(lǐng)域得到了日益廣泛的應(yīng)用。在激光焊接中,等離子體對光束-工件能量耦合有著重要影響,包含著控制焊接質(zhì)量的重要信息,熔池液體的流動和小孔狀態(tài)直接影響焊接質(zhì)量的好壞和焊接過程的穩(wěn)定性。但是高溫、高亮度、不斷變化的等離子體的干擾使得對激光深熔焊接過程的直接觀測受到很大影響。
   本文搭建了高速攝像系統(tǒng)平臺,對于高速攝

2、像機、數(shù)據(jù)采集卡、背光光源、光學(xué)鏡片和同步信號發(fā)生器等元器件的組合和選用滿足光纖激光焊接過程高速攝像的基本要求;利用高速攝像系統(tǒng),根據(jù)具體拍攝目標的特點,綜合恰當選擇背光系統(tǒng)、光學(xué)鏡片組合、光學(xué)放大率和高速攝像機參數(shù),偏軸拍攝光纖激光焊接過程中的等離子體、熔池和小孔,可以較清晰地獲取焊接熔池、小孔和等離子體的動、靜態(tài)特征;獲得了不同激光功率下光纖激光焊接小孔和熔池的實際尺寸,可以為光纖激光焊接熔池和小孔的模擬提供可靠的參考依據(jù);等離子體

3、高速攝像結(jié)果顯示熔池上方的擴散等離子體長大、脫離熔池小孔并逐漸完全消散的過程不斷重復(fù),形成周期性振蕩。
   利用數(shù)學(xué)軟件Matlab的圖像處理模塊對等離子體圖像和部分熔池圖像進行了圖像處理,提取了等離子體和熔池邊界;由于熔池圖像本身特點,其邊界提取程序適應(yīng)性較差,而等離子體圖像處理程序具有較好的適應(yīng)性,制作了等離子體圖像處理的圖形化用戶界面來簡化操作。等離子體與小孔圖像處理結(jié)果顯示:隨著激光功率的提高和焊接速度的降低,等離子體

4、面積整體上都呈增大趨勢。這是由激光功率密度的增大造成的;但是同時發(fā)現(xiàn)用平面圖像等離子體面積反映等離子體大小具有一定的局限性;光纖激光深熔焊接小孔大小不但存在高頻波動,還存在周期性的低頻波動。
   將焊縫成形與高速攝像結(jié)果結(jié)合起來加以研究,高速攝像熔池大小波動周期與焊縫表面周期性不均勻波動形貌周期有較好的對應(yīng)性;高速攝像圖片可以反映焊接過程的穩(wěn)定性和焊縫成形的好壞。以圖像處理方面的研究為基礎(chǔ),結(jié)合高速攝像圖片與焊接過程和焊縫成形

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