大功率光纖激光焊熔池特征識(shí)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(dòng)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(shì)。
　　 在激光焊接過(guò)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(guò)對(duì)熔池的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)焊縫間隙的大小很敏感,因此準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)激光束相對(duì)于焊縫偏差的狀態(tài)十分重要。激光束相對(duì)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(duì)象并在激光束對(duì)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(guò)熔池特征來(lái)判斷焊接質(zhì)量的方法。針對(duì)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(guò)高速紅外視覺(jué)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(dòng)態(tài)自動(dòng)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(guò)程的質(zhì)量,熔池紅外圖像特征參數(shù)與焊縫路