磁光成像焊縫跟蹤自適應(yīng)卡爾曼濾波算法研究.pdf

1、在激光對(duì)接焊過(guò)程中，精確控制激光束始終對(duì)中焊縫是保證激光焊接質(zhì)量的前提。由于激光束光斑直徑?。ㄒ话阈∮?00μm），對(duì)焊縫間隙大小敏感，要求焊縫能夠盡可能的小。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光視覺(jué)法，將可見(jiàn)光譜段的結(jié)構(gòu)光橫跨于焊縫位置，從而在焊縫處形成結(jié)構(gòu)光的突變特征，并利用圖像處理技術(shù)準(zhǔn)確識(shí)別焊縫位置。然而由于傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)光視覺(jué)法在焊縫間隙小于0.1mm的時(shí)候，將不能有效的對(duì)焊縫進(jìn)行跟蹤，導(dǎo)致在微間隙焊縫下精確控制激光束對(duì)準(zhǔn)并跟蹤焊縫路徑十分困難。

2、　　本課題通過(guò)磁光傳感器提取焊縫磁光圖像，對(duì)焊縫在磁光圖像中的特征進(jìn)行研究，準(zhǔn)確檢測(cè)出焊縫中心位置并實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤。以法拉第磁光效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的磁光成像技術(shù)，是一種可以對(duì)物體表面細(xì)小缺陷進(jìn)行可視化檢測(cè)的方法。通過(guò)分析磁光圖像下焊縫的灰度特征參數(shù)，利用粒子濾波和均值漂移算法對(duì)焊縫實(shí)際位置進(jìn)行跟蹤檢測(cè)。試驗(yàn)結(jié)果表明這兩種方法均能有效提取焊縫位置信息。
　　其次，針對(duì)在焊接過(guò)程中由于焊材料的溫度、磁光成像傳感器激勵(lì)線(xiàn)圈的交變磁場(chǎng)頻率、線(xiàn)圈

3、與焊件的間距等因素的變化所產(chǎn)生的諸多噪聲干擾，嚴(yán)重影響了焊縫跟蹤的精度。對(duì)此，本文主要研究一種基于Kalman濾波的系統(tǒng)狀態(tài)最優(yōu)估計(jì)方法。通過(guò)建立焊縫路徑與激光束偏差實(shí)時(shí)測(cè)量與跟蹤的預(yù)測(cè)模型，消除噪聲干擾，提高焊縫跟蹤精度。
　　工藝試驗(yàn)以激光焊接低碳銹鋼為試驗(yàn)對(duì)象，研究在色噪聲的環(huán)境下利用Kalman濾波對(duì)焊縫中心位置進(jìn)行最優(yōu)估計(jì)，得到焊縫中心位置最優(yōu)預(yù)測(cè)值，消除系統(tǒng)狀態(tài)噪聲與測(cè)量的干擾影響。從磁光圖像中提取焊縫位置參數(shù)并構(gòu)成狀