基于图像法激光焊接等离子体、熔池及锁孔特征分析

《基于图像法激光焊接等离子体、熔池及锁孔特征分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要激光焊接是一种先进材料连接方法。激光焊接技术已被大量引入生产线。为适应工业生产中质量保证的要求，必须解决可靠性方面存在问题，需要实现在线质量监测技术，以达到产品质量在线保证的目的。本文在比较各种传感方法的基础上，建立了激光焊接过程等离子体、熔池及锁孔信息的图像采集系统。通过建立从外部坐标系XOY到图像坐标系X'OY'的映射，实现图像定标。为了定量提取图像特征，设计了可以用于识别图像特征的算法，该算法可以拾取数字图像指定路径的像素值，并且通过示例，验证了该算法的有效性。在对原始图像进行三维模拟和扫描分析的基

2、础上，针对常规边缘算子不能有效提取图像边界信息，本文设计了基于区域特征的双闽值边缘提取方法，成功解决了这种多发光光源，多边界类型的复杂灰度图像的边缘提取问题。针对等离子体强光使得CCD拍摄的锁孔区域达到感光饱和，设计了定点脉冲激光焊接试验。使用等离子体消失瞬间的根部直径研究锁孔表面特征，得到锁孔表面尺寸与熔池表面形态之间的对应关系，但受采样频率限制，难以深入研究熔深随锁孔特征信息的变化规律。设计连续激光堆焊试验，研究了不同参数下焊接过程的熔池特征及激光等离子特征.对激光焊接过程稳定性进行系统分析，从理论上解释了保护气体串级电离现象。试验结

3、果表明，激光焊接过程的等离子体形状与尺寸与熔池的表面形状与焊缝熔深之间存在一定的对应关系，为激光焊接过程监测奠定理论基础.等离子体的信息可作为焊接熔透的判定依据。关键词激光焊接;图像传感;串级电离;锁孔哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractAsanadvancedmaterialjointingtechnology,laserweldinghasbeenwidelyusedinproductionline.Butlaserweldinghastosolvetheshortagesofreliabilitytoadaptthequa

4、lityrequestinproduction.Sothetechniqueofmonitoringofweldingqualityonlineisexpected.Basedoncomparisonofseveralsensingmethods,theCCDimagemutographsystemwasemployedtomonitortheplasma,moltenpoolandkeyholeduringlaserwelding.Theexteriorandimagesystemofaxeswerebuildupandmappedto

5、setlethepicketage.Inordertogetthecharacteristicsoftheimagequantificationally,analgorithmwasdesignedwhichcanidentifythecharacteristicson伍eappointedpath.Thealgorithmwasprovedtobegoodbyademonstration.Onthebasisofthree-dimensionalandscananalysis,theroutineedgeoperatorswerefou

6、ndincapabletogettheedgeinformationwell.Soanewalgorithmwithdoublethreshold.wasdesignedbasedonregioncharacteristicsinthispaper,whichcangettheedgeinformationofthecompleximagewithmanylightsourcesandmanykindsofborderssuccessfully.Becausethelightradiationintensityoftheplasmacan

7、maketheCCDsaturatedaroundthekeyhole,wedesignedthedotweldingtoobservetherootdiameterjustbeforethedisappearanceoftheplasmatostudythesurfacecharacteristicsofthekeyholeandgetthemappingrelationbetweenkeyholesurfacecharacteristicsandtheshapeofmoltenpool.Butthemappingrelationbet

8、weenkeyholesurfacecharacteristicsandpenetrationcannotbesetledbecauseofthelowsamplingspeedofCCDca