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近年来,随着高精密激光焊接技术的飞速发展和广泛应用,精确的焊缝检测技术成为保证焊接质量和提高焊接效率的关键。针对平板紧密对接微间隙焊缝(焊缝间隙小于0.1mm),传统的焊缝路径检测技术已经难以有效精确识别焊缝位置信息。而磁光成像检测技术作为一种磁场可视化的新技术,具有精确、高效、工件前期处理简单、检测结果直观等优势,因此研究磁光成像传感技术在微间隙焊缝检测与跟踪中的应用具有十分重要的工程价值。 论文通过分析以法拉第磁旋光效应和电磁感应原理为基础的磁光传感器成像特性,搭建基于磁光成像技术的微间隙焊缝位置检测试验系统,利用磁光传感器获取焊缝磁光图像序列,通过对焊缝磁光图像序列特征以及焊缝磁场分布特性的分析和处理,从而得到焊缝路径的准确位置信息。根据焊缝磁光图像中高斯噪声和脉冲噪声的特性,分别使用均值滤波和中值滤波进行图像去噪预处理,获得了信息更为完整的焊缝磁光图像。同时,研究直流稳恒磁场和交变磁场两种励磁方式的焊缝磁光成像特点。在直流稳恒磁场励磁作用下,通过对不同间隙宽度焊缝磁光成像的定性分析得出,在特定提离度下,磁光成像对焊缝间隙宽度要求有一个最优范围。根据交变磁场励磁方式下焊缝磁光成像的动态特性,用加权平均法和逻辑滤波器进行图像融合以及质量评价分析。试验结果表明,相对于交变磁场,直流稳恒磁场更适合应用于焊缝路径磁光检测过程。 由于工业现场中传感器提离度难以保持恒定,设计变提离度下的磁光检测焊缝位置试验方案,分析不同提离度条件下的焊缝磁光图像序列特征,用传统最优固定阈值法分割焊缝磁光图像,得到的阈值动态特性表明传统最优固定阈值法无法准确识别焊缝位置。通过对最大类间方差法进行多阈值推广和改进,提出基于多阂值最大类间方差法的焊缝位置自适应识别算法,试验结果表明,在磁光传感器提离度发生变化时,该方法能够更准确地提取焊缝位置信息。 焊缝不对称磁场是影响磁光检测焊缝位置准确性的重要因素,运用有限元方法仿真分析焊缝磁场的分布规律,试验结果表明焊缝不对称磁场主要由焊缝位置的不对称性导致。根据磁光薄膜固有的磁滞特性,结合焊缝的实际磁场分布,建立焊缝位置磁光测量偏差计算模型。通过同道多组焊缝磁光检测试验得出,焊缝磁光测量偏差的变化趋势与计算模型得到的规律基本一致。同时,建立基于BP(BackPropagation)神经网络的焊缝位置磁光测量偏差预测模型,并对模型进行偏差补偿试验验证,试验结果验证了该模型的有效性和准确性。