高频脉冲微束等离子弧动态图像信息的特征研究

论文摘要

电弧的二维图像信息记录了丰富的信息，不仅包含形态信息，也反映着电弧的热辐射光信息。采用高速摄影技术拍摄的脉冲微束等离子弧照片能够有效记录当焊接电流处于动态过程时，微束等离子弧形态与热辐射光的光强、能量等方面的动态变化过程。微束等离子弧形态、热辐射光的光强分布以及热辐射能量等受到微束等离子弧焊工艺参数、焊枪结构、周围环境等影响，与焊接稳定性、焊接热循环、焊缝成形等密切相关，对于焊接质量至关重要。研究采用的脉冲微束等离子弧图像为采用高速摄影技术采集的不同脉冲参数的动态过程电弧图像。基于图像处理技术，通过LabVIEW软件图形化编程开发的软件平台，实现脉冲微束等离子弧动态图像信息的提取，主要包括微束等离子弧沿轴线方向各个位置的半径、电弧图像等灰度线、电弧图像灰度和等数据。研究的动态过程主要是指焊接电流脉动变化时，即上升过程与下降过程微束等离子弧的形态、热辐射光的光强分布与能量的变化过程。电弧的形态特征采用电弧二维图像轴线方向的各个位置处的电弧半径表征，研究电弧形态的动态过程的变化规律以及脉冲参数对于电弧形态的动态过程的影响。电弧二维图像的灰度分布反映电弧热辐射光的光强分布，通过电弧等灰度线反映电弧的热辐射光的光强的分布情况，分析脉冲参数对于电弧热辐射光情况的影响。脉冲电流处于动态过程时，电弧热辐射光的能量也将处于动态变化过程，通过二者动态变化的时序关系分析电弧热辐射光能量对于焊接电流脉动过程的响应。脉冲微束等离子弧焊中，脉冲参数不同，微束等离子弧形态、温度分布以及电弧能量有所不同，导致焊缝成形情况也会有所差别，通过分析微束等离子弧脉冲电流参数、电弧作用区域大小、电弧热输入等与不锈钢薄板的焊缝成形情况进行对比分析，探讨脉冲微束等离子弧特征对于不锈钢薄板焊缝成形的影响，为改进焊接工艺提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 脉冲微束等离子弧信息特征
• 1.1.1 脉冲微束等离子弧电特征
• 1.1.2 脉冲微束等离子弧光特征
• 1.1.3 脉冲微束等离子弧形态特征
• 1.2 脉冲微束等离子弧信息特征的耦合
• 1.2.1 脉冲微束等离子弧电特征与光特征的耦合
• 1.2.2 脉冲微束等离子弧电特征与形态特征的耦合
• 1.2.3 脉冲微束等离子弧光特征与形态特征的耦合
• 1.3 脉冲微束等离子弧信息特征分析方法与工具
• 1.3.1 微束等离子弧图像采集与脉冲电流值的获取方法
• 1.3.2 微束等离子弧特征参数的提取方法
• 1.4 电弧信息研究的国内外现状
• 1.4.1 电弧信息的实验研究
• 1.4.2 电弧信息的数学模型研究
• 1.4.3 电弧信息的其它研究
• 1.5 图像处理在焊接领域的应用
• 1.5.1 数字图像处理技术的诞生
• 1.5.2 数字图像处理基本方法
• 1.5.3 数字图像处理在焊接领域的应用
• 1.6 研究内容与创新点
• 1.6.1 课题研究内容
• 1.6.2 研究的创新点
• 第二章 脉冲微束等离子弧形态的动态过程
• 2.1 微束等离子弧形态的影响机理
• 2.1.1 焊枪结构对微束等离子弧形态的影响
• 2.1.2 工艺参数对微束等离子弧形态的影响
• 2.1.3 外界条件对微束等离子弧形态的影响
• 2.2 微束等离子弧特征研究参数选取原则
• 2.2.1 脉冲微束等离子弧脉冲参数的选择
• 2.2.2 脉冲微束等离子弧高速摄影的参数设定
• 2.2.3 脉冲微束等离子弧图像的选择
• 2.3 脉冲微束等离子弧图像的图像处理基本原理
• 2.3.1 微束等离子弧图像的滤波
• 2.3.2 微束等离子弧图像分割原理
• 2.3.3 移除图像无关颗粒的原理
• 2.4 2A 脉冲微束等离子弧形态的动态过程
• 2.4.1 不同脉冲频率微束等离子弧形态的动态过程
• 2.4.2 不同基脉比微束等离子弧形态的动态过程
• 2.5 2A 脉冲微束等离子弧形态的动态过程的分析与讨论
• 2.5.1 不同脉冲频率微束等离子弧形态动态过程的分析与讨论
• 2.5.2 不同基脉比微束等离子弧形态动态过程的分析与讨论
• 2.6 本章小结
• 第三章 脉冲微束等离子弧热辐射光的动态过程
• 3.1 微束等离子弧二维图像与电弧热辐射光强分布的关系
• 3.2 电弧热辐射光影响因素及作用机理
• 3.2.1 焊接电弧的辐射
• 3.2.2 电弧热辐射光的影响因素
• 3.3 微束等离子弧热辐射光强分布的研究方法
• 3.4 2A 脉冲微束等离子弧热辐射光的动态过程
• 3.4.1 不同脉冲频率微束等离子弧热辐射光的动态过程
• 3.4.2 不同基脉比微束等离子弧热辐射光的动态过程
• 3.5 2A 脉冲微束等离子弧热辐射光动态过程的分析与讨论
• 3.5.1 不同脉冲频率微束等离子弧热辐射光动态过程的分析与讨论
• 3.5.2 不同基脉比微束等离子弧热辐射光动态过程的分析与讨论
• 3.6 本章小结
• 第四章 脉冲微束等离子弧电特征与热辐射光特征动态过程的耦合
• 4.1 电弧热辐射光能量与电弧区域灰度和的关系
• 4.2 脉冲微束等离子弧电特征与热辐射光特征动态过程耦合的研究方法
• 4.3 2A 脉冲微束等离子弧的电特征与热辐射光能量的动态过程耦合研究
• 4.3.1 不同脉冲频率电弧电特征与热辐射光特征动态过程耦合研究
• 4.3.2 不同基脉比电弧电特征与热辐射光特征动态过程耦合研究
• 4.4 微束等离子弧电特征与热辐射光特征动态过程的耦合分析与讨论
• 4.4.1 不同脉冲频率电弧电特征与热辐射光特征的动态过程耦合的分析与讨论
• 4.4.2 不同基脉比电弧电特征与热辐射光特征的动态过程耦合的分析与讨论
• 4.4.3 脉冲微束等离子弧动特性曲线分析与讨论
• 4.5 本章小结
• 第五章 脉冲微束等离子弧特征与焊缝成形的耦合问题
• 5.1 脉冲微束等离子弧的焊缝成形
• 5.2 脉冲微束等离子弧特征与焊缝成形耦合的研究方法
• 5.3 脉冲微束等离子弧特征与焊缝成形的耦合
• 5.3.1 脉冲微束等离子弧焊脉冲参数与焊缝成形的一致性
• 5.3.2 微束等离子弧作用区域对焊缝成形的影响
• 5.3.3 微束等离子弧热输入对焊缝成形的影响
• 5.4 脉冲微束等离子弧特征与焊缝成形耦合的探讨
• 5.4.1 微束等离子弧脉冲参数与焊缝成形一致性问题的讨论
• 5.4.2 微束等离子弧作用区域对焊缝成形影响的探讨
• 5.4.3 微束等离子弧热输入对焊缝成形影响的探讨
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文及取得的相关科研成果
• 致谢