大功率盤形激光焊接狀態(tài)多傳感識(shí)別方法研究.pdf

1、大功率盤形激光焊接技術(shù)在現(xiàn)代工業(yè)制造中得到了廣泛的應(yīng)用，具有能量密度高、熱影響區(qū)小、焊接變形小、焊縫深寬比大、焊接參數(shù)易于控制等特點(diǎn)，且最高功率可達(dá)到16kW，是激光加工技術(shù)的重要內(nèi)容之一。在激光焊接過(guò)程中，即使保持焊接參數(shù)恒定，由于受到溫度、噪聲及振動(dòng)等各種干擾因素的影響，仍然會(huì)導(dǎo)致焊接過(guò)程中焊瘤、凹陷和爆裂等焊接缺陷的形成，從而直接影響激光焊接質(zhì)量。因此，為了實(shí)現(xiàn)焊接狀態(tài)實(shí)時(shí)檢測(cè)，搭建多傳感同步檢測(cè)系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)檢測(cè)焊接信息建立焊

2、接狀態(tài)識(shí)別模型，對(duì)焊接過(guò)程的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行系統(tǒng)分析，為大功率盤形激光焊接狀態(tài)的在線檢測(cè)及缺陷識(shí)別提供依據(jù)。
　　論文針對(duì)六個(gè)傳感器分別進(jìn)行信號(hào)特征提取，運(yùn)用相關(guān)理論挖掘各類信號(hào)在激光焊接過(guò)程中所蘊(yùn)含的特征信息，以大功率盤形激光焊接304不銹鋼為試驗(yàn)對(duì)象，結(jié)合不同的傳感器設(shè)計(jì)了三種激光焊接狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)。首先，應(yīng)用紫外波段和可見(jiàn)光波段高速攝像機(jī)攝取焊接過(guò)程中金屬蒸氣和飛濺瞬態(tài)圖像，研究金屬蒸氣和飛濺特征與激光焊接狀態(tài)之間的關(guān)系；其次，應(yīng)

3、用近紅外高速攝像機(jī)和X射線視覺(jué)成像系統(tǒng)同時(shí)攝取焊接過(guò)程中熔池動(dòng)態(tài)圖像，分割出匙孔區(qū)域，分析匙孔特征與激光焊接狀態(tài)的關(guān)系；最后，應(yīng)用分光儀獲取焊接過(guò)程的等離子體光譜分布，應(yīng)用紫外波段和可見(jiàn)光波段高速攝像機(jī)攝取焊接過(guò)程中金屬蒸氣視覺(jué)圖像，分析金屬蒸氣和等離子體特征與激光焊接狀態(tài)之間的關(guān)系。在三種焊接狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)中，利用在不同激光功率條件下得到特征參數(shù)進(jìn)行基于特征層的信息融合分析，以焊縫熔寬和相對(duì)熔深作為焊接狀態(tài)表征參量，建立不同的BP神經(jīng)網(wǎng)

4、絡(luò)焊接狀態(tài)預(yù)測(cè)模型并進(jìn)行比較。
　　在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了焊接狀態(tài)六傳感同步實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)，應(yīng)用輔助光視覺(jué)傳感器、可見(jiàn)光視覺(jué)傳感器和X射線視覺(jué)傳感器獲取激光焊接過(guò)程中熔池、匙孔和金屬蒸氣的相關(guān)特征，利用可視域光電傳感器和激光反射光電傳感器獲取焊接過(guò)程中可見(jiàn)光和激光的光學(xué)特征，通過(guò)分光儀獲取焊接過(guò)程中的光譜分布。利用關(guān)聯(lián)分析模型篩選出與焊縫成形參數(shù)關(guān)聯(lián)度較高的特征參數(shù)，并研究激光功率、焊接速度、聚焦位置和保護(hù)氣流量對(duì)高關(guān)聯(lián)度特征參數(shù)關(guān)聯(lián)規(guī)則