激光焊接時光感檢測信號具有混合信息數(shù)量多、時域及頻域變化復(fù)雜、信號隨機(jī)波動劇烈等明顯的混沌信號特征,常規(guī)檢測手段對激光焊接熔透特征信息難以有效分離。在激光焊接熔透特征信號同軸增效提取技術(shù)基礎(chǔ)上,針對光譜透視成像中提取出的復(fù)雜混合信號的分布特征,提出一種大功率固體激光焊熔透特征混沌信號解析方法。具體通過統(tǒng)計方法提取混沌檢測信號的各瞬態(tài)概率密度函數(shù),然后動態(tài)形成一系列具有趨勢性特征的簡化圖形模式,并根據(jù)圖形的多項形貌特征與熔透行為建立復(fù)合關(guān)聯(lián)識別。文中重點介紹了基值、離散度和畸變率3種特征參數(shù)的定義及數(shù)學(xué)模型,這些特征參數(shù)不但可以對特征模型的重心位置、離散情況和單向畸變情況進(jìn)行準(zhǔn)確描述,而且通過實驗方法還充分驗證了不同特征參數(shù)與激光焊接熔透狀態(tài)的關(guān)聯(lián)特性。如基值特征參數(shù)在焊縫熔透程度較大時具有明顯的識別效果,但是熔透程度較小時其波動幅值較大;而離散度特征參數(shù)只對較小熔透狀態(tài)測試敏感,可以對基值進(jìn)行有效補(bǔ)充,但是對較大熔透狀態(tài)的識別存在不足;畸變率特征參數(shù)雖然在適度熔透附近時數(shù)值波動劇烈,但是對于焊縫熔透程度較小或較大時都能通過畸變率數(shù)值關(guān)系對熔透程度進(jìn)行較好關(guān)聯(lián)識別,有效彌補(bǔ)了基值和離散度... 

【文章來源】：光譜學(xué)與光譜分析. 2020,40(04)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

激光焊接頭及熔透檢測裝置

通過熔透特征信號同軸增效提取技術(shù)獲得的光感檢測信號如圖2(a)所示, 其在空間分布上是一個有規(guī)律的點陣, 不同檢測信號強(qiáng)度區(qū)域內(nèi)所獲得的檢測信號點的數(shù)量存在明顯差異。 為了獲取信號分布的更直觀特征, 根據(jù)這些信號在空間分布的相對密度, 通過數(shù)學(xué)統(tǒng)計方法, 利用C++軟件對所有單位強(qiáng)度區(qū)間內(nèi)信號進(jìn)行密度統(tǒng)計, 提取出信號整體分布情況數(shù)據(jù), 并擬合出概率密度分布函數(shù)及其特征曲線模型, 轉(zhuǎn)化后的概率密度特征模型如圖2(b)所示, 由此可將十分復(fù)雜的光學(xué)檢測信號通過統(tǒng)計學(xué)等效圖形方式轉(zhuǎn)化成具有明顯趨勢性特征信息的簡單模型。2.2 形貌特征與熔透行為關(guān)聯(lián)

為了找到與激光焊接熔透狀態(tài)直接相關(guān)的模型特征變化, 采用2 500 W激光功率, 2 m·min-1焊接速度, 0 mm離焦量等參數(shù)的相同焊接條件下, 分別對2和4 mm厚鈦合金試板進(jìn)行了激光熔透實驗, 在2 mm厚鈦合金試板上獲得了適度熔透焊縫, 在4 mm厚鈦合金試板上獲得了非熔透焊縫, 實驗同時通過熔透特征信號同軸增效提取技術(shù)獲得了二者的熔透輻射特征信號, 如圖3所示。然后通過數(shù)學(xué)概率密度分析手段, 分別獲得了二者特征模型, 適度熔透焊縫的特征模型如圖3(a)所示, 非熔透焊縫的特征模型如圖3b所示。 通過對比觀察圖3中適度熔透焊縫與非熔透焊縫的輻射特征信號可以發(fā)現(xiàn), 不同焊接熔透狀態(tài)時光感檢測信號的分布情況是存在一定差異的, 而且這些差異可以通過適度熔透與非熔透焊縫特征模型的一些形貌特征上找到明顯區(qū)別, 即特征參數(shù)[7]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]激光焊接熔透特征信號同軸增效提取方法研究[J]. 孫謙,黃瑞生,雷振,楊義成,王旭友,李俐群.  光譜學(xué)與光譜分析. 2020(03)
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[3]奧氏體不銹鋼光纖激光同軸保護(hù)焊接的實時監(jiān)測[J]. 任勇,武強(qiáng),鄒江林,陳樂,肖榮詩.  中國激光. 2017(05)
[4]激光焊接中的等離子體變化規(guī)律及氣孔缺陷快速測試方法——氣孔缺陷特征參數(shù)提取方法[J]. 孫謙,王旭友,李小宇,徐富家,廖盈,WANG Wei.  焊接學(xué)報. 2016(06)
[5]激光焊接中的等離子體變化規(guī)律及氣孔缺陷快速測試方法——檢測信號整體分析方法[J]. 王旭友,孫謙,王威,李小宇,Huang Ruisheng.  焊接學(xué)報. 2016(03)



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