焊縫路徑識別磁光傳感多新息理論優(yōu)化卡爾曼濾波方法.pdf

1、激光焊接已經成為焊接制造業(yè)中最具發(fā)展前景的焊接技術。在激光焊接過程中必須依靠先進的焊縫跟蹤系統(tǒng)來保證焊縫和激光束的精確對中以獲得良好的焊件，傳感技術的應用為焊縫的實時跟蹤提供了最有利的解決方案。但對于微間隙焊縫，傳統(tǒng)的傳感檢測技術難以有效地提獲焊取位置特征信息，本文主要研究了一種基于磁光傳感技術的多新息理論優(yōu)化卡爾曼濾波新方法在微間隙對接焊縫自動檢測中的應用。
　　以低碳鋼板微間隙(＜0.1mm)對接焊縫為研究對象，通過磁光傳感器

2、獲取焊縫位置磁光圖像。在獲取磁光圖像的過程中易受焊接材料溫度、磁場頻率、磁場大小、傳感器與焊件之間的間距（提離度）等因素影響，所提取的焊縫磁光圖像就包含噪聲的干擾，嚴重影響焊縫跟蹤精度。故分別對采集到的單幀磁光圖像及焊縫過渡區(qū)域（即感興趣區(qū)域ROI）進行噪聲特性分析，對磁光圖像序列及感興趣區(qū)域圖像序列進行三維噪聲特性分析。結果表明單幀的磁光圖像既受加性噪聲的影響，又受乘性噪聲的影響，而單幀ROI圖像主要受高斯噪聲的影響。對于磁光圖像序列

3、與ROI圖像序列，時域噪聲的影響遠大于空域噪聲。這對后續(xù)的圖像處理及多新息理論優(yōu)化卡爾曼濾波焊縫跟蹤算法提供了依據。
　　由于磁光圖像序列焊縫區(qū)域受高斯噪聲的影響，且在實際焊接過程中的噪聲多為色噪聲。為了更好地進行焊縫跟蹤，建立激光束與焊縫路徑對中實時測量與跟蹤模型。從磁光圖像序列中獲取焊縫位置特征參數構成狀態(tài)向量，建立基于焊縫位置特征參數的狀態(tài)方程和測量方程。在色噪聲的環(huán)境下分別利用狀態(tài)增廣法及測量增廣法對離散型卡爾曼濾波算法進

4、行擴展，分別利用兩種擴展卡爾曼濾波算法(EKF)對焊縫中心位置進行最優(yōu)估計，在一定程度上消除了系統(tǒng)狀態(tài)噪聲和測量噪聲的干擾。最后通過工藝試驗分別對兩種擴展卡爾曼濾波算法的濾波結果進行對比，得出在測量噪聲下擴展卡爾曼濾波算法優(yōu)于過程噪聲下擴展卡爾曼濾波算法。
　　由于系統(tǒng)過程噪聲與測量噪聲統(tǒng)計特性的不確定性，分別改變過程噪聲協(xié)方差及測量噪聲協(xié)方差對測量增廣法擴展卡爾曼濾波算法進行研究，結果表明系統(tǒng)過程噪聲協(xié)方差與測量噪聲協(xié)方差的改變