熔池三维自由表面状态与TIG焊熔透的相关性研究

摘要：

基于激光视觉测量原理,采用2台同规格的CCD摄像机实时同步采集了钨极惰性气体保护电弧焊熔池自由表面和背面熔宽动态变化视频图像,利用熔池自由表面三维恢复算法获得熔池三维自由表面形貌,并对不同熔透状态的熔池三维自由表面高度变化与同步采集的背面熔宽变化间的相关性进行了定性分析实验.通过建立理想熔池自由表面,入、反射激光束光学变换及成像屏数学模型,逆向仿真研究了不同熔透状态的熔池表面对反射激光点阵形态的影响规律.结果表明,基于激光视觉法获得的熔池三维自由表面动态变化与焊缝熔透之间具有相关性,当焊缝由未熔透过渡到熔透时,熔池表面由凸形逐渐变为凹形,且塌陷量随背面熔宽的增加而缓慢增大,反射激光点阵行曲率变小,激光点逐渐聚为一点.当过熔透时,背面熔宽增加,熔池表面塌陷量迅速增加,反射激光点阵行曲率反而变大,聚集的激光点阵纵向逐渐被拉开.熔池表面逆向建模仿真结果与实际测量结果基本一致,利用反射激光点阵的形态变化可以表征熔透变化.

关键词：TIG焊、激光视觉、熔池自由表面、熔透控制

所属期刊栏目：50

分类号：TG409(焊接、金属切割及金属粘接)

资助基金：Supported by National Natural Science Foundation of China No.61365011,Young Creative Talent Support Program of Long Yuan of China,Specialized Basic Scientific Research Program of University of Gansu Province and Hong Liu Outstanding Talent Training Plan of Lanzhou University of Technology No.J201201;国家自然科学基金项目61365011,陇原青年创新性人才扶持计划项目,甘肃省高校基本科研业务费专项项目和兰州理工大学红柳杰出人才培养计划项目J201201资助

在线出版日期：2014-09-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：995-1002