【摘要】：TC4鈦合金具有低質(zhì)高強、比剛度高、耐蝕性好等優(yōu)點,被廣泛地應(yīng)用在航空航天、汽車制造等領(lǐng)域。光纖激光焊接具有焊接速度快,熔深大,焊接變形小,能在室溫或特殊條件下進行焊接,焊接設(shè)備簡單等優(yōu)勢,在許多制造領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文以T型接頭激光非熔透深熔焊接為背景,以預(yù)測焊縫截面尺寸為目標(biāo),結(jié)合圖像處理技術(shù)提取熔池幾何特征量,利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建模的方法建立熔池幾何特征量與熔深和結(jié)合面焊縫寬度之間的關(guān)系,進一步根據(jù)熔池幾何特征量預(yù)測焊縫截面成形。首先,本文為了實現(xiàn)T型接頭非熔透深熔焊接的質(zhì)量監(jiān)測,搭建了光纖激光焊接質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng),選取了合適的濾光片和輔助光源,并通過調(diào)整拍攝裝置的位姿得到最佳的熔池正面圖像。針對熔池正面圖像的特點,設(shè)計了一套圖像處理算法,包括灰度處理、分段線性拉伸變換、形態(tài)學(xué)運算及保留最大聯(lián)通區(qū)域等,用于提取熔池和匙孔的輪廓,進一步可以提取出熔池幾何特征量。其次,建立激光功率、焊接速度和離焦量與熔池幾何特征量的關(guān)系,然后進一步建立熔池幾何特征量與焊縫熔深及結(jié)合面焊縫寬度之間的關(guān)系,采用傳統(tǒng)的二次非線性回歸方程分別建立了焊縫熔深和結(jié)合面焊縫寬度與焊接工藝參數(shù)之間的二次回歸方程,并對方程進行了回歸分析、方差分析,驗證了回歸方程具有很高的顯著性,能夠用于焊縫截面尺寸的預(yù)測和指導(dǎo)焊接工藝參數(shù)的選擇。再次,針對工程中最常見的對接接頭,利用搭建的同軸監(jiān)測平臺來獲取熔池正面圖像,并提取熔池長度L和熔池寬度W,利用熔池長寬比L/W的值實現(xiàn)焊接熔透狀態(tài)的監(jiān)測。在熔透的前提下,利用回歸模型建立工藝參數(shù)與1/2板厚處焊縫寬度和焊縫背面寬度之間的關(guān)系,為精確控制對接接頭焊縫截面尺寸打下了基礎(chǔ)。最后,以熔池長度、熔池寬度、匙孔直徑和熔池拖尾角度等熔池幾何特征量為輸入變量,以焊縫熔深和結(jié)合面焊縫寬度為輸出變量,考慮到激光焊接過程輸入變量與輸出變量的高度耦合性,采用BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測模型。并利用遺傳算法的全局搜索特性優(yōu)化BP神經(jīng)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值和閾值。試驗結(jié)果表明,遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可有效提高熔深和結(jié)合面焊縫寬度的預(yù)測精準(zhǔn)度。然后,將建立好的遺傳神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用在對接接頭1/2板厚處焊縫寬度和焊縫背面熔寬的預(yù)測上,發(fā)現(xiàn)該神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有良好的預(yù)測精準(zhǔn)性和普適性。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG456.7
【圖文】：

激光焊接過程檢測信號示意圖

其進行快速傅立葉變換。通過頻譜分析發(fā)現(xiàn)，各頻率分速度和離焦量有一定的關(guān)系[8]。2000 年日本的 Susumu rai 等人通過特征頻率統(tǒng)計深熔焊與熱傳導(dǎo)焊的區(qū)別。圖信號與視覺信號采集系統(tǒng)示意圖，該系統(tǒng)可以同步采集號和熔池圖像信息。Masaya Sakurai 認(rèn)為監(jiān)測條件的影響可靠性。建議使用濾波器對信號進行處理，以提高信息的

研究了如何利用來自光致等離子體的聲信號判斷焊縫的熔的聲信號低于未熔透時的聲信號強度[10]。2006 年華東理工，激光焊接聲音信號的頻率主要在 2~10kHz 之間。隨著焊號強度逐漸減小。頻譜族由單一向分散多族轉(zhuǎn)變，并在此網(wǎng)絡(luò)建立了聲音信號與熔深之間的關(guān)系模型[11]。如圖 1-3 為示意圖。

【參考文獻】

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本文編號：2804721