基于光谱分析的铝合金搭接接头熔深在线检测

发布时间：2022-10-15 15:40

　　激光焊作为一种新型材料连接技术,具有能量密度大、焊接变形小、自动化水平高等优点,在汽车工业中已得到广泛应用。在实际焊接过程中由于一些不可控因素的影响,如装配误差,焊件容易出现各种缺陷,其中对焊件质量影响最严重的缺陷之一就是焊缝熔深不足,尤其是对于搭接结构的焊件,熔深直接决定了接头的质量。因此在激光焊接过程中对搭接接头的熔深进行检测以保证焊接件质量,在实际生产中具有非常重要意义。在众多焊缝熔深检测方法中,光谱诊断法具有成本低、采集信息量大,操作简单等优点,受到国内外学者的广泛关注。为实现对远程激光焊过程中铝合金搭接接头熔深的检测,本文基于光谱诊断法,以焊接过程中金属蒸汽及焊缝表面形貌为监测对象,进行了以下研究:设计了激光功率、焊接速度、离焦量、板间隙四个变量,获得具有不同熔深的焊缝,研究了工艺参数对金属蒸汽辐射及焊缝熔深的影响,结果发现通过金属蒸汽光谱的强度可以检测焊缝熔深。当激光功率、焊接速度变化时,金属蒸汽辐射强度随焊缝熔深的增大而增大;离焦量变化时,辐射强度随焊缝熔深的增大而减小;板间隙的增大使辐射强度明显减弱,但焊缝熔深变化不大。此外,研究中发现辐射光谱中不同波长的谱线对工艺参数... 

【文章页数】：88 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 选题背景与意义
    1.2 激光焊接概述
        1.2.1 激光焊原理及特点
        1.2.2 激光器种类
        1.2.3 铝合金激光焊接
    1.3 激光焊接过程监测
        1.3.1 声音信号
        1.3.2 机器视觉信号
        1.3.3 光辐射信号
    1.4 基于光辐射信号检测熔深研究现状
    1.5 本课题难点及研究内容
        1.5.1 本课题的研究难点
        1.5.2 课题主要研究内容
第二章 实验材料、设备与方案
    2.1 引言
    2.2 实验材料及工艺参数
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 试验工艺参数
    2.3 实验设备及光谱采集平台
        2.3.1 激光焊接设备
        2.3.2 金属蒸汽辐射采集设备
        2.3.3 金属蒸汽辐射采集平台
    2.4 焊缝熔深及表面形貌扫描
    2.5 本章小结
第三章 工艺参数对焊缝轮廓的的影响
    3.1 引言
    3.2 单因素方差分析
    3.3 工艺参数对焊缝轮廓的影响
        3.3.1 激光功率、焊接速度的影响
        3.3.2 离焦量的影响
        3.3.3 搭接板间隙的影响
    3.4 焊缝表面形貌的特征参数
        3.4.1 特征参数的提取
        3.4.2 特征参数与焊缝熔深的关系
    3.5 本章小结
第四章 金属蒸汽光谱分析及特征参数提取
    4.1 引言
    4.2 铝合金金属蒸汽光谱分析
        4.2.1 金属蒸汽光谱的成分
        4.2.2 谱线产生机理的
    4.3 特征参数提取
        4.3.1 谱线的选择
        4.3.2 特征参数提取机理
        4.3.3 特征参数的种类与定义
    4.4 特征参数与熔深、连接宽度的关系
        4.4.1 部分特征参数随熔深、连接宽度的分布规律
        4.4.2 特征参数与熔深、连接宽度的相关系数统计
    4.5 本章小结
第五章 在线检测模型的构建与优化
    5.1 引言
    5.2 人工神经网络模型的选择
        5.2.1 BP神经网络的结构及机理
        5.2.2 BP神经网络参数设计
        5.2.3 本课题中神经网络参数设计
    5.3 表面形貌特征参数对预测误差的影响
        5.3.1 熔深检测模型结构设置
        5.3.2 表面特征参数对熔深预测误差的影响
    5.4 检测模型激活函数的选择
        5.4.1 激活函数对熔深检测模型的影响
        5.4.2 激活函数对连接宽度检测模型的影响
    5.5 连接宽度检测模型优化
        5.5.1 连接宽度检测模型结构优化
        5.5.2 连接宽度检测模型误差分析
    5.6 本章小结
第六章 结论
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]中国汽车产业发展报告揭示行业新生态[J]. 管红霞.  WTO经济导刊. 2014(08)
[2]激光诱导AlO自由基B~2Σ+—X~2Σ+跃迁光谱研究[J]. 郭连波,郝荣飞,郝中骐,李阔湖,沈萌,任昭,李祥友,曾晓雁.  物理学报. 2013(22)
[3]高功率光纤激光和CO2激光焊接熔化效率对比[J]. 邹江林,吴世凯,肖荣诗,张心怡,牛建强.  中国激光. 2013(08)
[4]不同熔透状态下高功率CO2激光堆焊光致等离子体特征分析[J]. 蔡艳,戎磊,孙大为,李国华,吴毅雄.  上海交通大学学报. 2011(01)
[5]汽车工业中的激光焊接技术[J]. 燕来荣.  世界制造技术与装备市场. 2010(04)
[6]车用铝合金光纤激光搭接焊的研究[J]. 梅丽芳,陈根余,金湘中,张明军,陈明.  中国激光. 2010(08)
[7]铝合金激光焊接工艺特性研究[J]. 戴景杰.  电焊机. 2010(03)
[8]高功率光纤激光器及其应用[J]. 曾惠芳,肖芳惠.  激光技术. 2006(04)

博士论文
[1]负压激光焊接过程蒸气羽烟及熔池行为研究[D]. 罗燕.上海交通大学 2015
[2]万瓦级光纤激光深熔焊接厚板金属蒸汽行为与缺陷控制[D]. 张明军.湖南大学 2013
[3]基于传声器阵列的激光焊接过程质量检测理论与方法[D]. 敖三三.天津大学 2012

硕士论文
[1]基于深度学习的智能风控系统[D]. 陈稀.北京交通大学 2018
[2]光纤激光焊接在线旁轴监测技术研究[D]. 肖亮.华中科技大学 2016
[3]激光深熔焊接铝合金焊缝成分及性能研究[D]. 张宏圭.湖南大学 2012
[4]基于BP人工神经网络水产品价格预测的研究[D]. 贺艳辉.南京农业大学 2009
[5]基于数据融合的激光焊接实时监测系统研究[D]. 彭齐治.华中科技大学 2006
[6]激光焊接过程熔透状态实时监测与模式分类[D]. 吴松坪.华中科技大学 2006



本文编号：3691572