激光焊接不可见焊缝磁光成像自动跟踪关键问题研究

精确控制激光束使其始终对正并跟踪焊缝是保证激光焊接质量的前提。针对紧密对接、无坡口、肉眼无法分辨的不可见焊缝，研究基于磁光成像识别的焊缝自动跟踪关键问题。根据电涡流感应和法拉第磁光旋转效应原理构成磁光成像传感器检测焊缝并成像，探索激光焊接过程中不可见焊缝的磁光效应成像机理。分析焊缝磁光成像特征并获取焊缝位置特征测量值，建立焊缝与激光束偏差测量状态方程。在此基础上，设计自适应卡尔曼滤波器，对系统模型参数和噪声统计特性进行在线估计及修正，当模型存在摄动时能够有效抑制滤波发散，得到焊缝偏差状态的最优估计。根据焊缝偏差预测值实时控制激光束与焊缝对中，实现焊缝自动跟踪。.项目揭示焊缝偏差与磁光成像特征参数之间的内在规律，建立描述焊缝位置的磁光成像测量模型以及自适应卡尔曼滤波焊缝偏差状态估计系统，为激光焊接不可见焊缝的识别与跟踪提供新的理论和方法，对提高激光焊接自动化水平具有重要理论和现实意义。

项目针对紧密对接不可见焊缝，研究磁光成像识别的焊缝自动跟踪关键问题。根据法拉第磁光效应原理对焊缝进行磁光成像，试验分析出激光焊接过程中不可见焊缝的磁光效应成像机理。探索焊缝磁光图像特征，得到了焊缝磁光成像与磁场分布之间的相互关系，实时估计时变噪声统计特性及抑制滤波发散，对焊缝偏差状态进行最优估计，实现焊缝自动跟踪。项目对激光焊接状态的多传感信息融合方法也做了深入探索，得到了描述多传感信号与焊接状态之间关系的关键数据。项目揭示了焊缝磁光成像的内在规律，建立描述焊缝位置的磁光成像视觉模型以及神经网络反馈自适应卡尔曼滤波焊缝偏差状态估计系统，为激光焊接不可见焊缝的识别与跟踪提供理论和试验基础，具有重要的科学意义。