大功率碟形激光焊金屬蒸汽圖像動(dòng)態(tài)特性分析.pdf

1、分類號(hào)：UDC：密級(jí)：學(xué)校代號(hào)：學(xué)號(hào)：廣東工業(yè)大學(xué)博士學(xué)位論文(工學(xué)博士)118451120801016大功率碟型激光焊金屬蒸汽圖像動(dòng)態(tài)特性分析王騰指導(dǎo)教師姓名、職稱：企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱：專業(yè)或領(lǐng)域名稱：學(xué)生所屬學(xué)院：論文答辯日期：直囪丕麴援玉奎麴王猩扭電工猩堂院2012年12月一摘要摘要大功率激光器的出現(xiàn)，開辟了激光焊接新領(lǐng)域，推動(dòng)了以匙孔效應(yīng)為理論基礎(chǔ)的深熔焊接的發(fā)展。作為大功率深熔焊遇到的關(guān)鍵問(wèn)題之一，光致等離子體的研究受到越來(lái)越

2、多的關(guān)注。近十幾年的研究主要集中在等離子體信息在線監(jiān)測(cè)、特征分析以及控制等方面。雖然已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了一定程度的激光焊接自動(dòng)化，但是由于激光焊接過(guò)程是一個(gè)非線性、時(shí)變和易受干擾的多變量強(qiáng)耦合復(fù)雜過(guò)程，導(dǎo)致設(shè)備的復(fù)雜化和檢測(cè)的困難化，極大地限制了激光焊接的自動(dòng)化程度與推廣進(jìn)程。大功率碟型激光焊接過(guò)程中形成的等離子體以金屬蒸汽為主，金屬蒸汽圖像的各種特征參數(shù)隨著激光焊接狀態(tài)的不同而變化。本文通過(guò)高速攝影技術(shù)獲取大功率碟型激光焊接過(guò)程金屬蒸汽等離子體

3、的瞬態(tài)信息，提出了金屬蒸汽彩色圖像聚類分割算法以提取光致金屬蒸汽的面積、高度、亮度、擺角以及飛濺顆粒的面積等特征參數(shù)，結(jié)合對(duì)焊接樣品的檢測(cè)分析，探索了金屬蒸汽圖像特征與激光焊接加工質(zhì)量之間的關(guān)系和規(guī)律。利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分別建立了基于BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的焊縫寬度預(yù)測(cè)模型，并將支持向量回歸算法引入到焊縫寬度預(yù)測(cè)模型中，提出了基于支持向量回歸的焊縫寬度預(yù)測(cè)建模方法。通過(guò)這一系列的研究工作，取得了如下主要研究成果：1、探究并分析大功率

4、碟型激光焊接過(guò)程金屬蒸汽監(jiān)測(cè)試驗(yàn)系統(tǒng)試驗(yàn)系統(tǒng)主要由激光加工設(shè)備和帶組合濾光片的高速攝像機(jī)組成。設(shè)計(jì)了10kW的平板堆焊焊接試驗(yàn)方案：在選取不同的焊接速度，且保持其他焊接參數(shù)不變的情況下，進(jìn)行了多組試驗(yàn)，得到了相關(guān)金屬蒸汽圖像數(shù)據(jù)。2、提出了金屬蒸汽彩色圖像聚類分割算法金屬蒸汽的彩色圖像比灰度圖像蘊(yùn)含著更為豐富的信息，本文提出了兩種基于彩色空間的聚類分割算法，實(shí)現(xiàn)了在不同彩色空間中直接對(duì)光致金屬蒸汽圖像進(jìn)行分割。(1)針對(duì)傳統(tǒng)的K—mea