微間隙焊縫磁光圖像分形特征研究.pdf

1、自上世紀(jì)70年代激光技術(shù)開始應(yīng)用于焊接領(lǐng)域以來，激光焊接以其高精度、高質(zhì)量、高效率、低變形和高速度等諸多特點(diǎn)，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用，是21世紀(jì)最受矚目和最有發(fā)展前景的焊接技術(shù)。在造船業(yè)、金屬加工業(yè)、汽車工業(yè)、航空航天業(yè)、核能業(yè)、電氣工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)等行業(yè)，激光焊接技術(shù)都發(fā)揮著重大的作用。
　　在激光焊接過程中，精確的自動(dòng)檢測(cè)出焊縫的位置非常重要，是保證焊接質(zhì)量的前提。尤其隨著精密工件焊接的需求及減少成本的考慮，緊密對(duì)

2、接、無坡口、肉眼難以分辨的的微間隙焊縫的焊接問題亟待解決。由于焊接微間隙對(duì)接焊縫時(shí)無需填絲，能獲得形變更小和更加均勻的焊縫接頭，并能減少焊接后缺陷檢測(cè)和修復(fù)的工作量，因而可顯著提高經(jīng)濟(jì)效益和焊接效率。然而由于激光焊接的激光束光斑直徑小，功率密度高，允許的焊縫路徑偏差小，通常當(dāng)激光束與焊縫之間的偏差大于0.2mm時(shí)，即會(huì)導(dǎo)致工件報(bào)廢。因此自動(dòng)檢測(cè)和跟蹤微間隙對(duì)接焊縫的技術(shù)十分重要。
　　針對(duì)緊密對(duì)接、無坡口、肉眼難以分辨的微間隙焊縫

3、，采用基于法拉第磁光成像的焊縫檢測(cè)新方法獲取焊縫位置信息。首先將試件放入事先設(shè)定好強(qiáng)度大小的磁場(chǎng)中，通過磁光傳感器獲取焊縫的磁光圖像。由于磁場(chǎng)在焊縫處會(huì)發(fā)生畸變，因此在磁光圖像上會(huì)呈現(xiàn)出焊縫過渡區(qū)域。磁光成像傳感器獲取焊縫磁光圖像時(shí)，容易受到周圍環(huán)境的影響而產(chǎn)生干擾，會(huì)降低拍攝圖像的質(zhì)量，所以采用分形維數(shù)方法解決焊縫磁光圖像存在較多干擾的問題。分形維數(shù)法根據(jù)圖像大視野相關(guān)信息處理圖像，避免受到圖像微小細(xì)節(jié)干擾對(duì)焊縫位置識(shí)別精度的影響，較

4、傳統(tǒng)圖像處理法具有顯著的抗干擾性。
　　分別運(yùn)用差分計(jì)盒維數(shù)法、雙毯分形維數(shù)法、分形布朗運(yùn)動(dòng)模型法提取分形維數(shù)值，比較焊縫位置提取結(jié)果。對(duì)焊縫磁光圖像進(jìn)行濾波去噪，將圖像細(xì)分成塊，計(jì)算出每個(gè)圖像塊的不同分形維數(shù)值，再選取合適閾值對(duì)圖像進(jìn)行分割，準(zhǔn)確地提取出焊縫中心位置，建立基于焊縫位置參數(shù)的系統(tǒng)狀態(tài)方程和測(cè)量方程。應(yīng)用卡爾曼濾波算法對(duì)焊縫位置進(jìn)行最優(yōu)狀態(tài)估計(jì)，得到最小均方差條件下的焊縫偏差最優(yōu)預(yù)測(cè)值。試驗(yàn)結(jié)果表明，運(yùn)用計(jì)盒維數(shù)提取