大功率光纖激光焊熔池特征識別方法研究.pdf

1、激光焊接在工業(yè)領(lǐng)域中是一種重要的加工技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)快速焊、深熔焊等其它傳統(tǒng)焊接工藝難以實(shí)現(xiàn)的形式。由于具備較大的深寬比,激光焊接可提高焊縫接頭的質(zhì)量。激光焊接設(shè)備搭配靈活,能在大批量生產(chǎn)中實(shí)現(xiàn)高度自動化,與傳統(tǒng)激光器相比,光纖激光器在光束質(zhì)量、加工效率、設(shè)備重量和體積等方面均具有明顯優(yōu)勢。
　　 在激光焊接過程中,兩塊金屬材料吸收高能量密度的激光束導(dǎo)致其熔化并連接。而熔池的形態(tài)特征與焊接質(zhì)量緊密相關(guān),通過對熔池的實(shí)時(shí)監(jiān)測可以判斷

2、當(dāng)前焊接的狀態(tài)。激光束的光斑直徑很小,對焊縫間隙的大小很敏感,因此準(zhǔn)確監(jiān)測激光束相對于焊縫偏差的狀態(tài)十分重要。激光束相對于焊縫的偏差狀態(tài)與熔池形態(tài)緊密相關(guān),熔池形態(tài)能間接反映焊縫的偏差狀態(tài)。論文以大功率(10kw)光纖激光焊接為試驗(yàn)對象并在激光束對中和偏離焊縫中心的條件下觀察和分析熔池特征變化,從而研究通過熔池特征來判斷焊接質(zhì)量的方法。針對大功率光纖激光焊接存在強(qiáng)烈的金屬蒸汽、光束功率密度高和速度快的特點(diǎn),通過高速紅外視覺傳感器采集熔池

3、紅外圖像序列,采集熔池自身輻射的信息特征,融合圖像頻域和空域分析方法,觀察激光束偏離焊縫時(shí)熔池紅外圖像特征變化。根據(jù)動態(tài)自動閾值和數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、傅里葉變換、頻域?yàn)V波和Canny邊緣特征提取方法分析熔池和匙孔形態(tài)以及焊縫寬度變化,以熔池寬度、匙孔面積、匙孔寬度和熔池頻譜圖平均灰度作為衡量焊接質(zhì)量的特征參數(shù)。激光焊接試驗(yàn)結(jié)果和分析各個(gè)參量之間的關(guān)系表明,根據(jù)熔池形態(tài)參數(shù)能夠較準(zhǔn)確地反映大功率光纖激光焊接過程的質(zhì)量,熔池紅外圖像特征參數(shù)與焊縫路