TIG焊熔池三维表面及其数值模拟的研究现状

发布时间：2019-10-26 19:59

【摘要】：熔池三维表面的研究工作日益受到关注,尤其是TIG焊熔池表面变化速度快,以及熔池表面的类镜面特性及强弧光的干扰等,一直给许多研究者在熔池方面的研究工作带来了一定的困难。本文对于目前主要运用于TIG熔池三维表面研究的方法及其优缺点进行了综述,此外,也阐述了数值模拟方法运用于熔池三维表面研究的进展。
【图文】：

叻椒ê秃焱獯鄒蟹椒ǘ寄芄换竦煤阜烊?透信息，但无法实时测量熔池高度信息[6]。实现熔池三维信息恢复最好的方法是视觉传感法。目前运用于焊接熔池三维重构的主要方法有结构光三维视觉法、阴影恢复形状法以及双目立体视觉法[7-8]。1.1结构光三维视觉法结构光三维视觉法是由美国Kentucky大学的张裕明教授提出来的一种熔池观测方法。张裕明教授等人对焊接熔池表面三维重构方面利用视觉传感方法进行了一系列研究工作，在结构激光的基础上进行熔池表面三维研究并获得了较好的研究成果[9-16]，，视觉传感原理如图1所示[17]。艾孝谱等人[18]提出了一种基于光栅条纹反射和傅里叶变换轮廓术的测量新方法，计算出了熔池前部的表面形貌，试验原理和计算结果如图2和图3所示；张广军等人[19]利用小功率的结构光条纹激光反射图像来反映TIG焊熔池表面形貌，如图4所示。1.2阴影恢复形状法在20世纪70年代，美国科学家Horn提出了阴影恢复法(shapefromshading,SFS)，利用单个图像中的物体表面的明暗变化信息或图像的灰度信息来恢复其表面各点的相对高度或表面法向量等参数值，利用建立的物体表面反射模型与图像明暗亮度、物体表面几何形状的约束关系，联立这些约束关系可求解出所检测的物体表面的三维形状。表面重建问题利用该方法只需要单个图像就可解决，其需要解决的关键技术是建立反射图模型以及求解所建立的反射图方程[20]。目前国内外对阴影恢复形状法有很多的研究。陈善本等人[21]将SFS方法引入到焊接熔池表面高度信息测量上，分析了熔池的凹凸面图像信息，并基于恢复算法，对熔池表面进行了恢复计算，计算结果如图5所示。上海交通大学李来平等人[22-23]分析了焊接过程中的熔池表面成像特?

本文编号：2552982