图像质心算法的焊缝识别理论与试验研究

研究一种基于图像质心的焊缝识别新方法.根据焊接熔池视觉图像质心算法及视觉传感器工作原理,推导并建立焊接图像质心与焊接区温度及焊缝中心关系模型.通过焊接温度场的数值化,得到图像质心与焊缝中心关系模型在一定焊接参数条件下的数值解.采用数值仿真分析模型的影响因素,结果表明焊接电流、焊接速度和焊缝宽度对模型曲线影响最为显著.在分析质心与焊缝中心数值解变化趋势的基础上,得到质心偏差与焊缝偏差的经验表达式.在此基础上,对不同焊接参数条件下的模型曲线进行最小二乘拟合,建立质心偏差模型特征参数的样本空间.然后进行多元线性回归分析,确定出经验表达模型的特征参数,从而建立质心偏差关于焊接参数为变量的实用理论模型的函数表达式.焊接工艺试验表明,依据图像质心算法可以较好地识别焊缝中心位置.     

铝基复合材料连接技术研究现状及展望

铝基复合材料作为一种新兴的具有优异性能的结构功能材料，受到人们的广泛关注并得到了迅猛的发展。铝基复合材料的连接技术问题是其实用化所要面临的重要问题。介绍了铝基复合材料主要连接技术的研究现状，认为固态焊接是实现铝基复合材料连接十分有效的方法，并做了重点评述，指出了各种连接方法需要深入研究的课题及发展趋势。     

基于弹塑性力学的T形接头焊接变形三维模拟

采用弹塑性力学理论对常见的T形焊接接头的焊接变形进行了数值模拟.焊接过程中母材受热不均匀,材料的热物性参数、弹塑性性能随温度变化呈现非线性关系等都会使结构在焊后存在不均匀的焊接变形.在不同的温度区域,通过选择弹性或塑性矩阵及在塑性区定义屈服条件,采用有限元方法,对T形接头焊接变形过程进行了三维数值模拟.为提高数值模拟的精度,热源模型采用了与实际焊接过程较匹配的Goldak双热源模型.模拟结果表明,在距焊缝一定距离的纵截面上,T形接头的底版产生不均匀的焊接角变形,数值模拟结果与理论分析基本一致,为焊接结构焊接变形的预测及控制打下了基础.     

一种比色测温系统的光纤滤光技术

研究了空间点在工件表面发射光波强度与比色图像上比色值的对应关系,分析得出工件表面变形而产生的杂散光是导致测温系统中信号波动的原因。根据光纤对入射光源方向的选择性原理,研究将锥形光纤应用到比色测温仪的滤光系统中,在视觉传感器前增加锥形光纤滤光块组成复合滤光系统,并对焊接温度场-进行比色测量,来验证复合滤光系统滤光效果。结果表明,锥形光纤滤光块组成的复合滤光系统能较好地达到滤除杂散光的效果。     

焊缝热裂纹强度准则分析

采用数值模拟和断口试验的方法分析焊接热裂纹与应力参量间关系. 采用有限单元法分析焊接热弹塑性过程,提取焊缝热过程应力参量的时历. 以热裂纹中纵向裂纹、横向裂纹、焊趾裂纹以及弧坑裂纹为例,对比不同类型的热裂纹所处焊道区域的应力三维度、第一主应力以及剪应力等应力参量在热脆性敏感温度区间的分布特征及对焊接热量输入的依赖性,结合工程经验及断口试验,探讨焊接热裂纹开裂的应力参量作用机制. 结果表明,不同类型热裂纹对应力参量敏感性各不相同,具有不同开裂机理,由此建立不同裂纹类型的强度准则.     

焊接视觉图像质心算法及其特性

从焊接视觉图像质心计算公式出发,根据图像灰度与视觉传感器响应电压值的关系、响应电压值与检测部位的发射率及光谱辐射强度等关系,由熔池特性,推导并建立了焊接视觉图像质心与焊接区各点温度间关系模型.通过焊接温度场的数值化,得到图像质心与焊缝中心关系模型的数值解及关系曲线,证明了视觉图像质心与焊缝中心存在相关性,为基于图像质心的焊缝跟踪算法提供理论依据.分析了质心算法的特性,为进一步研究实时焊接图像的质心及算法打下理论基础.     

焊接热效应对结构动力学性能影响的非线性分析

提出焊接热效应影响结构动力学性能,进行了理论推导并数值求解验证.从具有初始应力与应变的本构关系出发,应用虚功原理,理论推导出考虑焊接热效应的焊缝有限元单元刚度矩阵.进一步考虑结构的几何非线性和应力刚化效应影响,构建了模态非线性计算的特征方程.以船体舱段为研究对象,采用有限元模态分析方法,提取其在不同焊接热效应水平作用下的模态,发现焊接残余应力的存在不仅改变结构一阶固有频率,而且极有可能使一阶固有频率接近波浪频率.结果表明,结构潜在的焊接热效应对结构动力学性能影响不容忽视.