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基于声音图像信号的激光焊接过程质量实时检测的研究-材料加工工程专业论文.docx

发布:2019-03-30约4.82万字共61页下载文档
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独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的 研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果,也不包含为获得 天津大学 或其他教育机构的学位或证 书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中 作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名: 签字日期: 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解 天津大学 有关保留、使用学位论文的规定。 特授权 天津大学 可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校 向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。 (保密的学位论文在解密后适用本授权说明) 学位论文作者签名: 导师签名: 签字日期: 年 月 日 签字日期: 年 月 日 PAGE PAGE 1 摘 要 激光焊接技术具有生产效率高、易于实现自动化、焊接变形小、焊接工艺稳 定等优势,在各个领域得到了越来越广泛的应用。因此,为了更加直观的实时了 解激光焊接过程中的质量问题,本文在利用声信号检测激光焊接过程质量的基础 上,加入了熔池小孔的图像信号,计算出声信号的辐射声压级,将其以图像的形 式表现出来,叠加到熔池小孔图像中,以便更加直观的对焊接缺陷进行定位。 本文在了解了激光声信号的发声机理和熔池小孔图像的信号特征之后,首先 建立了一套熔池小孔图像的监测系统。通过研究,确定了适合拍摄激光焊接熔池 小孔的滤光片型号及最佳参数。在能够拍摄清晰的熔池小孔图像的基础上加入传 声器阵列,分别采集了焊接过程中的声信号以及熔池小孔图像信号,为下一步的 信号处理打下了基础。 本文采用了独立分量分析的方法,在对信号进行零均值化和预处理后,将激 光焊接的特征声信号提取出来,同时采用波束形成算法,对传声器阵列进行时延 补偿和加权求和处理后,得到了空间辐射声场声压级强度的分布图。 最后,为了验证该算法的正确性,分别对正常焊接和缺陷焊接部位的声压级 以及熔池小孔的图像进行了对比。试验结果证明,利用该方法能够比较好的判断 出缺陷所在的位置,这也为激光焊接过程质量的实时检测技术提供了一种新的思 路。 目前,国内外对声成像系统的研究尚不完善,将焊接过程中声信号与图像信 号的叠加也还处于研究的初步阶段,只能算出一定范围内声压辐射场的分布,有 些程序还需要开发。因此,对于激光焊接过程中的声成像仍需进一步的研究。 关键词: 激光焊接 声信号 熔池小孔图像信号 实时监测 声成像 ABSTRACT Laser welding technology has been used more and more widely in various fields due to it has the advantages of high production efficiency, easy to automate, welding deformation is small, stable welding process and so on. Therefore, in order to be more intuitive understanding the quality problems in the laser welding process, based on the acoustic signal detection the quality of laser welding process, in this paper add the image signal of the molten pool and keyhole, calculate the acoustic signal radiation sound pressure level, then form it out as image and superimpose it to the molten pool and keyhole image, in order to be more intuitive to local the welding defects. Based on the understanding of the laser acoustic signal sound mechanism and the molten pool and keyhole image signal characteristics, at first, this paper establish a set of molten pool and keyhole image monitoring system. Through the
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