激光切割声音信号监测技术的研究

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激光切割过程中的过程信号直接或间接地反映着过程稳定性和切割质量,通过对其进行监测和分析,可以在切割过程不稳定时采取相应措施,以避免切割质量的恶化。由于激光切割加工过程中的声音信号测量比较方便,处理相对简单,数据处理的工作量较小,容易保证实时性,因此本文主要针对声音信号对激光切割过程监测技术进行研究。通过实时采集这些声音信号,并分析不同条件下的信号特征,根据声音信号与切割质量的对应关系,对切割稳定性和切割质量的变化做出判断,并进行相应的处理,从而消除切割过程的不稳定性,避免缺陷,保证切割质量,实现对切割质量的实时监测。  本文将首先研究声音信号的产生机理和处理方法。由于激光切割中声音信号属于典型的非平稳信号,因此采用时频分析的方法对声音信号进行分析和研究。  其次,在实验中采用小波分析和平滑伪Wigner-Ville时频分布来研究声音信号的特征。通过实验采集激光切割过程中的声音信号,对Nd:YAG脉冲激光切割过程中的脉冲作用声进行了消噪和分析,研究了脉冲作用声在时频平面上的能量密度分布随脉冲激光切割参数的变化规律。  最后通过对正常切割(完全切透)和未切透两种状态下脉冲作用声的特征进行分析和比较,发现了两种状态下脉冲作用声在持续时间和标准偏差方面的差异;以及不同脉冲能量、不同辅助气体压强和不同辅助气体时,切缝底部毛刺形态与脉冲作用声的统计特征之间的关系,发现脉冲作用声的标准偏差能够反映毛刺的高度信息,提出了基于声音信号的脉冲激光切割过程监测方法。
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