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激光焊接已经成为焊接制造业中最具发展前景的焊接技术。在激光焊接过程中必须依靠先进的焊缝跟踪系统来保证焊缝和激光束的精确对中以获得良好的焊件,传感技术的应用为焊缝的实时跟踪提供了最有利的解决方案。但对于微间隙焊缝,传统的传感检测技术难以有效地提获焊取位置特征信息,本文主要研究了一种基于磁光传感技术的多新息理论优化卡尔曼滤波新方法在微间隙对接焊缝自动检测中的应用。 以低碳钢板微间隙(<0.1mm)对接焊缝为研究对象,通过磁光传感器获取焊缝位置磁光图像。在获取磁光图像的过程中易受焊接材料温度、磁场频率、磁场大小、传感器与焊件之间的间距(提离度)等因素影响,所提取的焊缝磁光图像就包含噪声的干扰,严重影响焊缝跟踪精度。故分别对采集到的单帧磁光图像及焊缝过渡区域(即感兴趣区域ROI)进行噪声特性分析,对磁光图像序列及感兴趣区域图像序列进行三维噪声特性分析。结果表明单帧的磁光图像既受加性噪声的影响,又受乘性噪声的影响,而单帧ROI图像主要受高斯噪声的影响。对于磁光图像序列与ROI图像序列,时域噪声的影响远大于空域噪声。这对后续的图像处理及多新息理论优化卡尔曼滤波焊缝跟踪算法提供了依据。 由于磁光图像序列焊缝区域受高斯噪声的影响,且在实际焊接过程中的噪声多为色噪声。为了更好地进行焊缝跟踪,建立激光束与焊缝路径对中实时测量与跟踪模型。从磁光图像序列中获取焊缝位置特征参数构成状态向量,建立基于焊缝位置特征参数的状态方程和测量方程。在色噪声的环境下分别利用状态增广法及测量增广法对离散型卡尔曼滤波算法进行扩展,分别利用两种扩展卡尔曼滤波算法(EKF)对焊缝中心位置进行最优估计,在一定程度上消除了系统状态噪声和测量噪声的干扰。最后通过工艺试验分别对两种扩展卡尔曼滤波算法的滤波结果进行对比,得出在测量噪声下扩展卡尔曼滤波算法优于过程噪声下扩展卡尔曼滤波算法。 由于系统过程噪声与测量噪声统计特性的不确定性,分别改变过程噪声协方差及测量噪声协方差对测量增广法扩展卡尔曼滤波算法进行研究,结果表明系统过程噪声协方差与测量噪声协方差的改变,可能导致滤波精度不高甚至发散。但多新息理论能充分考虑焊缝多个时刻的运动状态,可以消除焊缝过程中坏数据对最优估计的影响。为此,结合多新息理论,提出一种焊缝位置检测卡尔曼滤波改进算法,在对当前时刻进行预测时,充分考虑之前多个时刻的运动状态,综合历史数据估计出焊缝位置信息,从而提高焊缝检测精度。对不同新息值优化扩展卡尔曼滤波进行试验比较,充分考虑计算量和滤波精度,最终选用两个新息值优化扩展卡尔曼滤波算法。