焊縫路徑識(shí)別磁光傳感多新息理論優(yōu)化卡爾曼濾波方法.pdf

1、激光焊接已經(jīng)成為焊接制造業(yè)中最具發(fā)展前景的焊接技術(shù)。在激光焊接過(guò)程中必須依靠先進(jìn)的焊縫跟蹤系統(tǒng)來(lái)保證焊縫和激光束的精確對(duì)中以獲得良好的焊件，傳感技術(shù)的應(yīng)用為焊縫的實(shí)時(shí)跟蹤提供了最有利的解決方案。但對(duì)于微間隙焊縫，傳統(tǒng)的傳感檢測(cè)技術(shù)難以有效地提獲焊取位置特征信息，本文主要研究了一種基于磁光傳感技術(shù)的多新息理論優(yōu)化卡爾曼濾波新方法在微間隙對(duì)接焊縫自動(dòng)檢測(cè)中的應(yīng)用。
　　以低碳鋼板微間隙(＜0.1mm)對(duì)接焊縫為研究對(duì)象，通過(guò)磁光傳感器

2、獲取焊縫位置磁光圖像。在獲取磁光圖像的過(guò)程中易受焊接材料溫度、磁場(chǎng)頻率、磁場(chǎng)大小、傳感器與焊件之間的間距（提離度）等因素影響，所提取的焊縫磁光圖像就包含噪聲的干擾，嚴(yán)重影響焊縫跟蹤精度。故分別對(duì)采集到的單幀磁光圖像及焊縫過(guò)渡區(qū)域（即感興趣區(qū)域ROI）進(jìn)行噪聲特性分析，對(duì)磁光圖像序列及感興趣區(qū)域圖像序列進(jìn)行三維噪聲特性分析。結(jié)果表明單幀的磁光圖像既受加性噪聲的影響，又受乘性噪聲的影響，而單幀ROI圖像主要受高斯噪聲的影響。對(duì)于磁光圖像序列

3、與ROI圖像序列，時(shí)域噪聲的影響遠(yuǎn)大于空域噪聲。這對(duì)后續(xù)的圖像處理及多新息理論優(yōu)化卡爾曼濾波焊縫跟蹤算法提供了依據(jù)。
　　由于磁光圖像序列焊縫區(qū)域受高斯噪聲的影響，且在實(shí)際焊接過(guò)程中的噪聲多為色噪聲。為了更好地進(jìn)行焊縫跟蹤，建立激光束與焊縫路徑對(duì)中實(shí)時(shí)測(cè)量與跟蹤模型。從磁光圖像序列中獲取焊縫位置特征參數(shù)構(gòu)成狀態(tài)向量，建立基于焊縫位置特征參數(shù)的狀態(tài)方程和測(cè)量方程。在色噪聲的環(huán)境下分別利用狀態(tài)增廣法及測(cè)量增廣法對(duì)離散型卡爾曼濾波算法進(jìn)

4、行擴(kuò)展，分別利用兩種擴(kuò)展卡爾曼濾波算法(EKF)對(duì)焊縫中心位置進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)，在一定程度上消除了系統(tǒng)狀態(tài)噪聲和測(cè)量噪聲的干擾。最后通過(guò)工藝試驗(yàn)分別對(duì)兩種擴(kuò)展卡爾曼濾波算法的濾波結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，得出在測(cè)量噪聲下擴(kuò)展卡爾曼濾波算法優(yōu)于過(guò)程噪聲下擴(kuò)展卡爾曼濾波算法。
　　由于系統(tǒng)過(guò)程噪聲與測(cè)量噪聲統(tǒng)計(jì)特性的不確定性，分別改變過(guò)程噪聲協(xié)方差及測(cè)量噪聲協(xié)方差對(duì)測(cè)量增廣法擴(kuò)展卡爾曼濾波算法進(jìn)行研究，結(jié)果表明系統(tǒng)過(guò)程噪聲協(xié)方差與測(cè)量噪聲協(xié)方差的改變