基于傅里叶变换轮廓术的钨极氩弧焊熔池表面高度测量研究

弧焊熔池的表面形貌反映了焊接熔池的动态过程,熔池的凸起或下榻等信息更能反映熔透状况,其表面高度测量是焊接界研究的前沿课题,也是智能焊接控制的一个关键技术。本项目开展基于傅里叶变换轮廓术的钨极氩弧焊熔池表面高度测量研究，探索钨极氩弧焊熔池表面液态金属的反射特性,调整焊接工艺,试验分析熔池振荡与图像采集速率及CCD曝光时间的关系;分析熔池对不同位置投影光束的成像情况,建立成像面光强度的数学模型;分析变形光栅条纹信息与其它噪声的强度分布关系,研究提高条纹信息调制度的方法,使熔池变形光栅条纹经傅里叶变换后易于基频提取和相位展开,实现相位高度转换。通过实验,初步实现钨极氩弧焊熔池的表面高度测量。项目若研究成功,将为弧焊熔池表面高度测量提供新的方法,其结果既可以为焊接质量控制打下良好基础,也可以验证现有的弧焊熔池三维面形数值模拟结果。

.弧焊熔池的表面形貌反映了焊接熔池的动态过程，其表面高度测量是焊接界研究的前沿课题,也是智能焊接控制的一个关键技术。目前人们对弧焊熔池三维形貌及表面高度测量的研究有数值模拟法、阴影恢复法、双目视觉测量法及结构光点阵成像法等，研究工作各具所长，但都在向更深层次的方向发展，有待进一步地完善，期待有更先进的熔池表面三维形状及表面高度测量技术的出现。. 本项目开展基于傅里叶变换轮廓术的钨极氩弧焊熔池表面高度测量研究，建立了成像面光强度的数学模型；进一步研究了熔池表面反射理论，特别是熔池震荡及其对光束的反射作用，研究表明熔池震荡造成液态金属表面对入射光束有散射效应，可以通过随机表面散射的镜面反射光来拍摄熔池图像，进而确立了傅里叶变换轮廓术用于熔池三维面形测量的理论基础；研究了多种数字图像处理方法，研制了基于Matlab 和VC++的测试软件及处理软件，获得了熔池表面形变的连续位相图；对制作的熔池表面高度测量系统进行了标定，可以测量钨极氩弧焊熔池表面的高度值。. 项目的完成为钨极氩弧焊熔池表面高度测量提供了一种新的方法，其结果可为焊接质量控制提供参考,也可以验证现有的弧焊熔池三维面形数值模拟结果。