焊接作为先进工业制造的关键技术已广泛应用于各个工业领域,在连续焊接过程中,由于焊接功率、焊接速度、焊件表面状况等因素的影响,焊接过程有时会不稳定,从而产生焊接缺陷,直接影响焊接质量。这些缺陷将导致严重的安全事故,因此,有必要对焊接处进行有效的无损检测,以保证焊接质量,其中焊接裂纹和未熔合的检测是最重要的。无损检测(Non-destructive Testing,NDT)作为一项重要的检测技术,在焊接缺陷检测过程中起着关键作用,将超声检测、射线检测、漏磁和涡流检测等无损检测方法与机器视觉技术相结合来检测焊接缺陷是未来发展趋势,然而,每种无损检测方法都有其各自优势及一定的局限性。本文研究一种基于法拉第旋转效应的磁光成像焊接缺陷检测方法,与传统的无损检测方法相比,磁光成像技术无需复杂的信号处理即可实现焊接缺陷的可视化。该技术具有较高的灵敏度,可用于表面和亚表面缺陷的检测。本课题研究直流磁场激励下焊接缺陷的磁光成像规律,通过建立焊接缺陷有限元仿真模型,分析不同提离值和不同励磁电压下焊接缺陷的漏磁场分布,探索提高焊接缺陷检测精度的方法。建立直流磁场激励下焊接缺陷磁光成像检测系统,根据有限元模拟结果和磁光成像试验,获得焊接缺陷检测的最佳参数。针对直流磁场激励下焊接缺陷磁光图像易饱和的问题,研究交变磁场激励下焊接裂纹的磁光成像规律。采用磁光传感器检测焊缝表面和亚表面裂纹,并根据法拉第磁光效应分析磁光图像特征与磁场强度之间的关系。用磁偶极子模型研究焊接裂纹的磁场分布,通过建立焊接裂纹有限元分析模型,分析漏磁信号与裂纹宽度之间的关系,为焊缝表面和亚表面裂纹的识别提供依据。对交变磁场激励下的焊接裂纹进行磁光成像无损检测试验,通过分析焊缝裂纹磁光图像的灰度值,获得焊缝裂纹之间的差异。所建有限元模型和磁光成像试验能有效地描述不同焊接缺陷对漏磁信号和图像灰度值分布影响,有助于提高焊接缺陷评估质量。磁光成像可用于交变磁场激励下的焊接缺陷检测,然而,在交变磁场中,与其它方向的缺陷相比,磁光传感器对垂直于激发方向的缺陷更为敏感,因此,研究一种基于旋转磁场激励的多方向磁光成像无损检测系统用于检测焊接缺陷。建立十字焊接裂纹有限元分析模型,研究不同瞬态时间下焊接缺陷旋转磁场的分布规律,通过十字焊接裂纹的磁光成像试验,验证有限元模型的正确性。在交变/旋转磁场激励下对表面裂纹、亚表面裂纹和未熔合焊接缺陷进行磁光成像无损检测试验,利用融合图像技术提取磁光图像的缺陷信息。比较交变磁场激励和旋转磁场激励下焊缝缺陷的磁光成像效果,通过分析图像灰度值的最大差值,来确定两个磁场之间的效果差异。为了研究在旋转磁场激励下焊接缺陷的检测和分类,采用旋转磁场激励的磁光成像无损检测系统,对任意角度不可见焊接缺陷进行特征提取和检测分类。旋转磁场的磁场方向随时间周期性变化,焊接缺陷漏磁场的大小和方向也呈周期性变化,在旋转磁场激励下对表面裂纹、亚表面裂纹和未熔合焊接缺陷进行了磁光成像无损检测试验。采用灰度共生矩阵方法提取焊接缺陷磁光图像的纹理特征,图像纹理特征能够反映缺陷的漏磁场特征,采用磁光图像的纹理特征作为基于支持向量机建立的缺陷分类模型的输入数据。通过焊接缺陷检测试验对该模型进行评价,结果表明该模型能够有效、准确地对任意角度不可见焊缝缺陷进行识别与分类。针对任意角度焊接缺陷难以检测的问题,研究在不同磁场激励下焊接缺陷磁光成像无损检测系统,重点分析由U形磁轭产生的交变磁场和平面交叉磁轭产生的旋转磁场激励焊件的机理。比较交变/旋转磁场激励下不同焊接缺陷的磁光成像效果,采用主成分分析法提取融合图像列像素灰度特征和通过灰度共生矩阵提取磁光图像纹理特征,建立基于反向传播神经网络(Backpropagation,BP)的缺陷分类模型。