基于激光視覺的GTAW熔池三維自由表面動(dòng)態(tài)行為的可視化.pdf

1、有著豐富經(jīng)驗(yàn)的焊工可通過觀察焊接熔池表面形貌的動(dòng)態(tài)變化，調(diào)整焊槍姿態(tài)，控制焊接速度和電弧長(zhǎng)度等參數(shù)來穩(wěn)定焊接過程，保證焊接質(zhì)量。由此說明，熔池表面形貌承載著豐富的表征焊接質(zhì)量?jī)?yōu)劣信息，如熔透狀態(tài)等。而且，測(cè)量熔池表面實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)于建立復(fù)雜焊接過程數(shù)學(xué)模型，研究熔池物理變化行為，實(shí)現(xiàn)、發(fā)展自動(dòng)化焊接及提高焊接質(zhì)量具有十分重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。因此，針對(duì)已有熔池自由表面?zhèn)鞲袦y(cè)量法存在強(qiáng)弧光和熔池表面反射等干擾敏感問題，本文利用熔池表面的類

2、鏡面反射特點(diǎn)和熔池表面與工件表面不同的光束反射特性，提出了一種新型的熔池自由表面三維激光視覺傳感測(cè)量法，并基于下述幾方面研究了熔池表面動(dòng)態(tài)行為變化:
　　(1)根據(jù)激光視覺測(cè)量原理，建立了激光視覺傳感試驗(yàn)系統(tǒng)。該試驗(yàn)系統(tǒng)采用復(fù)合濾光技術(shù)進(jìn)一步消除弧光干擾，實(shí)現(xiàn)了對(duì)熔池表面動(dòng)態(tài)變化信息的測(cè)量。
　　(2)通過GTAW熔池自由表面三維測(cè)量工藝試驗(yàn)，研究了激光光路參數(shù)和焊接參數(shù)對(duì)熔池自由表面三維信息測(cè)量的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，在焊接

3、規(guī)范參數(shù)一定時(shí)，變化激光光路參數(shù)對(duì)傳感質(zhì)量影響較大。為縮短焊接試驗(yàn)周期，定性分析了各激光光路參數(shù)對(duì)熔池表面三維信息傳感的影響，獲得了各參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍。同時(shí)，在激光光路參數(shù)選定時(shí)，試驗(yàn)研究了焊接電流、電弧長(zhǎng)度和焊接速度對(duì)熔池表面三維信息測(cè)量的作用。結(jié)果表明，焊接電流與焊接速度的相互匹配對(duì)傳感熔池表面信息影響很大，通過試驗(yàn)獲得了焊接電流與焊接速度的匹配范圍。
　　(3)為提取點(diǎn)陣信息，重建熔池自由表面三維形貌提出基于反射點(diǎn)更新的三維恢

4、復(fù)算法，建立熔池二維邊界模型實(shí)現(xiàn)了熔池表面的三維恢復(fù)。進(jìn)一步驗(yàn)證恢復(fù)算法的有效性和結(jié)果的準(zhǔn)確性，從試驗(yàn)系統(tǒng)、預(yù)設(shè)參數(shù)和恢復(fù)算法三個(gè)角度計(jì)算分析了不同焊況下的熔池自由表面三維恢復(fù)誤差。結(jié)果表明，試驗(yàn)系統(tǒng)和預(yù)設(shè)參數(shù)對(duì)熔池表面三維恢復(fù)結(jié)果影響較小。通過計(jì)算實(shí)際熔池表面反射激光點(diǎn)與計(jì)算熔池表面反射激光點(diǎn)在成像屏上位置間的誤差表明，采用該恢復(fù)算法獲得的熔池表面能夠很好的反映焊接過程中實(shí)時(shí)變化的熔池表面，具有較小的誤差。
　　(4)采用動(dòng)態(tài)可