不均匀激励磁场下的微间隙焊缝磁光成像规律研究

发布时间：2017-08-20 05:14

  本文关键词：不均匀激励磁场下的微间隙焊缝磁光成像规律研究

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【摘要】：在焊接过程中,精确的焊缝跟踪是获得良好焊接质量的关键,而焊缝跟踪的前提是准确识别焊缝的位置。针对焊缝间隙小于0.1mm的微间隙焊缝,目前还没有有效的识别方法。为了精确检测微间隙焊缝位置,本文提出一种基于磁光成像传感技术的微间隙焊缝识别新方法。磁光成像传感器的成像原理是法拉第磁光效应,在采集微间隙焊缝磁光图像时需要先对焊件进行磁化,而由于激励磁场本身的不对称性以及焊件材料的不均匀性等因素,焊件磁化时的不均匀性不可避免,焊件感应磁场总会存在一定的波动和变化,从而影响焊缝的磁光成像效果,不利于焊缝位置的精确识别。为了能够去除焊缝磁光成像中的不均匀影响因素,提高磁光成像微间隙焊缝识别的精度,首先需要对非均匀激励磁场下的磁光成像进行研究。本文以焊件的磁化方式为出发点,研究当激励磁场在水平方向上存在明显不均匀性时的微间隙焊缝磁光成像现象和规律。利用若干马蹄形永磁铁,构造一个在水平方向上存在明显不均匀性的激励磁场,从而获得不均匀磁场下的微间隙焊缝磁光图像。在研究不均匀激励磁场下微间隙焊缝磁光成像规律时,提出一个焊缝过渡区斜率的表征方法,利用焊缝过渡区斜率能准确判断不均匀磁场下的焊缝磁光成像效果和变化趋势。在焊缝过渡区斜率的基础上提出一种焊缝磁光图像质量标准的制定方法,从而筛选出有效的焊缝磁光图像。针对不均匀磁场下微间隙焊缝磁光图像的特点,引入一种多尺度多结构元素的形态学边缘检测算子,有效提取出不均匀磁场下微间隙焊缝磁光成像的特征信息。最后根据焊缝区域磁感应强度分布和从焊缝磁光图像中提取的焊缝特征信息建立了不均匀磁场下焊缝中心偏移量的预测模型。通过对不均匀磁场下微间隙焊缝磁光成像的规律进行研究,获得了能判断焊缝磁光成像效果的过渡区斜率参数,并提出了筛选有效焊缝磁光图像的方法,从而能够在不均匀磁场下提取焊缝位置信息并预测每一时刻的焊缝中心偏移量,为减小不均匀激励磁场对磁光成像微间隙焊缝识别的影响奠定了试验依据和理论基础。
【关键词】：微间隙焊缝 磁光成像 不均匀激励磁场 焊缝中心偏移量
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG441.7
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 第一章 绪论13-28
• 1.1 课题研究背景13-14
• 1.2 激光焊接概述14-16
• 1.3 焊缝识别视觉传感技术研究现状16-25
• 1.4 选题意义及主要研究内容25-27
• 1.4.1 课题选题意义25
• 1.4.2 课题主要研究内容25-27
• 1.5 本章小结27-28
• 第二章 不均匀磁场下微间隙焊缝磁光成像试验系统28-46
• 2.1 试验系统概述28-29
• 2.2 硬件结构29-40
• 2.2.1 多光纤输出脉冲YAG激光器29-31
• 2.2.2 运动控制工作台31-32
• 2.2.3 图像采集系统32-37
• 2.2.4 磁场发生装置37-40
• 2.2.5 其它硬件40
• 2.3 试验方案40-45
• 2.4 本章小结45-46
• 第三章 不均匀磁场下微间隙焊缝磁光成像规律研究46-65
• 3.1 微间隙焊缝磁光成像特征变化特点46-51
• 3.1.1 微间隙焊缝磁光成像机理46-48
• 3.1.2 不均匀磁场下微间隙焊缝磁光成像现象48-51
• 3.2 微间隙焊缝磁光成像特征变化规律51-64
• 3.2.1 不均匀磁场下焊缝区域磁感应强度测量51-57
• 3.2.2 基于磁感应强度的微间隙焊缝磁光成像规律57-64
• 3.3 本章小结64-65
• 第四章 不均匀磁场下微间隙焊缝磁光成像特征提取65-82
• 4.1 微间隙焊缝磁光图像预处理65-72
• 4.1.1 图像平滑65-68
• 4.1.2 图像对比度增强68-71
• 4.1.3 图像分割71-72
• 4.2 形态学基本运算72-73
• 4.3 传统形态学边缘检测算子73-75
• 4.4 多尺度形态学边缘检测75-77
• 4.4.1 多尺度结构元素75-76
• 4.4.2 多尺度形态学边缘检测算子76-77
• 4.5 多尺度形态学提取磁光图像焊缝特征77-81
• 4.6 本章小结81-82
• 第五章 不均匀磁场下微间隙焊缝中心偏移量预测模型82-98
• 5.1 焊缝中心偏移量分析82-89
• 5.1.1 Y方向上磁感应强度分布分析82-85
• 5.1.2 不均匀磁场下焊缝中心偏移量提取85-89
• 5.2 神经网络预测焊缝中心偏移量89-97
• 5.2.1 BP神经网络89-90
• 5.2.2 焊缝中心偏移量预测模型的建立90-97
• 5.3 本章小结97-98
• 总结与展望98-100
• 参考文献100-106
• 攻读学位期间发表的论文106-108
• 致谢108

【参考文献】

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本文编号：704773