激光焊接熔池温度场的重建研究

激光焊接熔池温度场的重建研究

论文摘要

激光焊接熔池温度场及其变化对焊接过程状态及其质量有很大影响。论文通过对熔池温度场的分析,基于数字图像处理技术,利用正反两面熔池图片和焊缝接头组织轮廓图片,重建了熔池的三维温度场,为激光焊接机理的研究提供了借鉴。本文首先基于激光焊接机理以及辐射测温理论,探讨了熔池平面温度场的重建方法。依据对熔池温度场的分析,提出一种基于灰度均值来获取平面熔池的各条等温线的算法;采用二次曲线修正的方法消除了光致等离子体以及飞溅熔滴的影响;利用熔池等温线的先验信息,使用几何图形表示方法对熔池等温线进行了规整化,大大减少了数据量;采用基于极坐标的填充方式,重建了平面温度场,获取了各等温面的特征参数。然后在平面熔池处理基础上,使用基于切片的三维重建方法,利用熔池正反表面处理结果以及焊缝接头组织轮廓提取结果,重建了熔池立体温度场,获取了各个剖面的温度场信息;并通过斜二侧视图的方法得到了立体熔池的三维视图。最后,基于LabWindows/CVI开发平台,开发了一套《激光焊接熔池温度场的三维重构》软件系统。此软件可实现图像预处理,平面熔池等温线的获取,平面熔池温度场的重建,立体温度场的重建及显示。利用所设计的软件系统对实际获取的熔池图片进行分析与处理,得到的结果较好地反映了熔池的形态和温度场的分布。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 研究背景
  • 1.2 国内外研究现状
  • 1.3 本文主要研究内容及结构
  • 2 激光焊接熔池温度场研究基础
  • 2.1 激光焊接基础
  • 2.2 计算机图像处理基础
  • 2.3 温度测量基础
  • 2.4 本章小结
  • 3 熔池平面温度场的测量和分析
  • 3.1 CCD 温度场采集系统
  • 3.2 熔池图片的预处理
  • 3.3 熔池平面温度场的处理
  • 3.4 本章小结
  • 4 熔池三维温度场的重构
  • 4.1 三维重建基础
  • 4.2 重构模型建立
  • 4.3 熔池三维温度场的获取
  • 4.4 本章小结
  • 5 软件系统设计
  • 5.1 软件需求分析
  • 5.2 软件概要设计
  • 5.3 软件系统结构设计
  • 5.4 本章小结
  • 6 全文总结与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录 在攻读硕士期间发表的论文
  • 相关论文文献

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