大功率盤形激光焊多傳感器信息融合方法研究.pdf

1、激光焊接作為一種重要的激光加工方法，高效、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)使其受到了國內(nèi)外學(xué)者和工程師們的關(guān)注和青睞。而大功率盤形激光焊接以其光束質(zhì)量好、激光利用率高等特點(diǎn)，在加工效率和焊接質(zhì)量上比傳統(tǒng)的激光焊接有更明顯的優(yōu)勢，廣泛應(yīng)用于航天、船舶、汽車制造等材料加工領(lǐng)域。
　　大功率盤形激光焊接過程中，激光器發(fā)出的高能量激光束聚集在焊件表面極小的區(qū)域。當(dāng)激光束能量大于106W/cm2時，焊件在短時間內(nèi)被高能激光束加熱形成熔池和匙孔，激光束在匙孔中經(jīng)過

2、費(fèi)涅耳反射吸收和反韌致吸收等多重作用，從而實現(xiàn)理想的激光深熔焊。伴隨著激光深熔焊過程的匙孔效應(yīng)，焊接過程中產(chǎn)生飛濺和金屬蒸汽等重要的物理現(xiàn)象，其形態(tài)和噴發(fā)量等特征反映出大量的焊接過程信息。對這些物理現(xiàn)象進(jìn)行單一地監(jiān)控與研究，難以獲得全面的焊接質(zhì)量信息。綜合研究熔池、飛濺和金屬蒸汽，將其特征進(jìn)行融合，是焊接狀態(tài)監(jiān)控和在線控制的最佳方式。
　　試驗選用10kW大功率盤形激光焊接設(shè)備，在焊接304不銹鋼板試驗中配備兩臺高速NAC攝像機(jī)，

3、加裝特定光譜的組合濾光片，分別從近紅外、紫外和可視波段獲取熔池、飛濺和金屬蒸汽動態(tài)熱像。利用圖像處理技術(shù)，從對應(yīng)動態(tài)圖像中提取飛濺、金屬蒸汽、熔池和匙孔信息。定義并提取熔池寬度、匙孔面積、匙孔周長、匙孔質(zhì)心x和y坐標(biāo)、飛濺面積、飛濺個數(shù)、金屬蒸汽面積、金屬蒸汽路徑、金屬蒸汽質(zhì)心x和y坐標(biāo)共11個特征量，研究焊接過程中特征量的變化規(guī)律與焊接質(zhì)量間的關(guān)系。以焊縫實際寬度變化作為表征焊接狀態(tài)的指標(biāo)，分別運(yùn)用支持向量機(jī)和BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息融合方法