激光深熔焊接中焊缝熔深的同轴视觉传感监测

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激光深熔焊接中焊缝熔深的同轴视觉传感监测
" `) A# I; s& Y% u/ t; t激光焊接过程的监测主要是基于声、光、电、热等信号监测焊接过程中气孔等缺陷的形成，但对未焊透时焊缝的成型状况特别是焊缝熔深则缺乏有效的监测，这主要是由于很难在熔深和监测信号之间建立一个稳定、直接的映射关系。
    在过去对熔深的监测中多采用“黑箱”模型——将监测信号和实验所测的焊缝熔深直接拟合得到监测信号与熔深之间的映射关系或者采用人工神经网络来建立二者之间的对应关系。
　　同轴视觉传感是一种先进的激光焊接过程监测方法，可以实现焊接过程中的可视化、直接监测。但是由于激光致等离子体和金属蒸气对熔池和小孔的覆盖，使得在对激光深熔焊接过程同轴视觉传感监测过程中观测不到小孔的底部，并且小孔同轴图像灰度值的变化也不能表征小孔深度的变化。因此不能利用图像三维形状恢复技术和小孔同轴图像灰度值与焊缝熔深的标定曲线来实现激光深熔焊接过程中焊缝熔深的监测。
　　尽管小孔的同轴视觉图像不能反映出小孔底部的三维形状和深度信息，但仍然能够反映出小孔底部的径向形状和大小。因此可以通过图像处理提取出小孔的径向尺寸。本文在提取出小孔径向尺寸的基础上基于nd:yag激光深熔焊接过程中小孔前壁材料蒸发满足的能量条件来求解小孔的深度，并基于所提取出的小孔的深度实现了激光深熔焊接过程中焊缝熔深的直接监测。
' B) U' u! }! \- [9 K　　本文中焊缝熔深监测是基于图像处理结果和焊接过程中小孔前壁满足的能量平衡进行的，不依赖于等离子体的辐射光强，是一种直接监测的方法。