光纖激光深熔焊接主動(dòng)式在線同軸監(jiān)測(cè)研究.pdf

1、隨著我國汽車行業(yè)的飛速發(fā)展，激光焊接技術(shù)也得到了充分體現(xiàn)，尤其是光纖激光器因?yàn)榫哂泄馐|(zhì)量好、功率密度高、具有小光斑直徑和集中熱輸入量的特點(diǎn)，形成的焊縫深寬比大、變形小等優(yōu)點(diǎn)，在焊接領(lǐng)域的地位已日益劇增。但是在高速、高自動(dòng)化激光焊接過程中難以始終保證焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。因此，利用監(jiān)測(cè)激光焊接過程中的熔池及小孔等相關(guān)信息來實(shí)現(xiàn)對(duì)焊接質(zhì)量的監(jiān)測(cè)引起廣大學(xué)者的重視。
　　 本文為實(shí)現(xiàn)焊接質(zhì)量的在線監(jiān)測(cè)，搭建了基于輔助光源的光纖激光焊接質(zhì)

2、量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。首先通過試驗(yàn)測(cè)定了激光焊接鍍鋅鋼時(shí)干擾信號(hào)（等離子體與金屬蒸汽等）的波長范圍，比較了不同藍(lán)、綠和紅色波段濾光效果，選取了合適的濾波片可以更好地抑制等離子體等干擾信號(hào)對(duì)同軸采集焊接區(qū)域圖像的干擾;研究了主動(dòng)式同軸監(jiān)測(cè)與被動(dòng)式同軸監(jiān)測(cè)的區(qū)別，選取了綠色LED點(diǎn)光源作為輔助光源并設(shè)計(jì)了輔助點(diǎn)光源的照射角度調(diào)節(jié)裝置;針對(duì)在焊接過程中不同的焊接速度，不同的焊接參數(shù)下同軸拍攝的需求，設(shè)計(jì)并選取了合適的拍攝裝置及數(shù)據(jù)采集裝置。
　　

3、 針對(duì)激光焊接同軸圖像的特點(diǎn)及采集系統(tǒng)的采集效率，提出了激光焊接質(zhì)量的同軸監(jiān)測(cè)算法。首先通過灰度處理，自適應(yīng)中值濾波、圖像增強(qiáng)、生長算法及Canny算子的方法對(duì)同軸采集的圖像處理，可以獲得熔池、小孔、熱影響區(qū)輪廓清晰的圖像。通過分析沿垂直焊接速度方向的熔池區(qū)域灰度分布，在線監(jiān)測(cè)熔池寬度L值的大小可以實(shí)現(xiàn)光纖激光深熔焊接熔寬的在線監(jiān)測(cè)。通過獲取小孔頂部的直徑D和底部直徑d后，基于d/D的比值來實(shí)現(xiàn)激光焊接熔透狀態(tài)的監(jiān)測(cè)。
　　

4、最后，通過光纖激光焊接質(zhì)量同軸監(jiān)測(cè)平臺(tái)并結(jié)合焊接質(zhì)量監(jiān)測(cè)機(jī)理做了大量試驗(yàn)，得出在激光焊接時(shí)可根據(jù)同軸采集圖像中熔池寬度L的值來實(shí)現(xiàn)熔寬監(jiān)測(cè)，當(dāng)L值出現(xiàn)較大變動(dòng)時(shí)即代表焊縫寬度發(fā)生大的變化;在激光焊接熔透狀態(tài)監(jiān)測(cè)時(shí)，可根據(jù)d/D的值監(jiān)測(cè)出三種熔透狀態(tài)，分別為未熔透、適度熔透和過熔透。在對(duì)接焊過程中，對(duì)采集圖像灰度值提取后，可獲得未焊接縫隙所在的像素線位置，將其與焊接區(qū)域中心線比較，獲得距離差值為△L，可以根據(jù)監(jiān)測(cè)△L的值來實(shí)現(xiàn)焊縫跟蹤，從