激光焊接過程熔透狀態(tài)實時監(jiān)測與模式分類.pdf

1、激光深熔焊的焊縫熔透狀態(tài)是評價焊接質(zhì)量的重要指標。對絕大多數(shù)的接頭形式來說，完全熔透是對激光焊接質(zhì)量的基本要求，而未熔透和過熔透則是應該避免出現(xiàn)的。激光焊接中影響熔透狀態(tài)的因素較多，僅僅通過固定的焊接規(guī)范難以保證獲得均勻穩(wěn)定的適度熔透狀態(tài)，因此對熔透狀態(tài)進行在線檢測和實時控制成為保證激光焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。 本論文采用自制研發(fā)的多傳感器實時監(jiān)測系統(tǒng)，同時檢測與焊接熔透狀態(tài)密切相關(guān)的可聽聲音信號（20～20kHZ）和等離子體致藍紫光信

2、號（400～440nm），以及反映熔池狀態(tài)的紅外輻射信號（1200～1600nm）。基于虛擬儀器平臺LabVIEW搭建了信號采集和信號分析軟件系統(tǒng)。 根據(jù)焊縫成形的形貌特征，典型熔透狀態(tài)分為： 未熔透、不穩(wěn)定熔透、完全熔透和過熔透四種。 為得到包含不同熔透狀態(tài)下的焊接過程，安排了變工藝參數(shù)的平板焊接實驗，和固定工藝參數(shù)的楔形板焊接實驗以及階梯板焊接實驗。 從平板實驗中發(fā)現(xiàn)，激光能量密度比線能量對金屬蒸氣壓

3、力和等離子體強度的影響要大得多。楔形板實驗以及階梯板實驗表明，藍紫光和可聽聲信號在2000～3500Hz頻段上的能量分布情況可以比較清晰的反映各種熔透狀態(tài)，適合作為直觀判別依據(jù)。利用信息融合技術(shù)，對三路信號的6種特征分量進行了基于特征級的信號融合。 在MATLAB平臺上，開發(fā)了模擬退火算法程序，求取了6種信號特征分量的“特征融合系數(shù)”，并得到了組合優(yōu)化后的信號特征向量?；贐P神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計了模式分類器。分別以未經(jīng)特征級融合的樣