大功率光纤激光焊熔透状态模糊聚类识别方法

熔透是评价激光焊接质量的重要因素,但在焊接过程中难以直接检测熔透状态.以大功率光纤激光焊接304不锈钢紧密对接焊缝为试验对象,研究一种基于熔池红外热像的熔透状态识别方法.采用红外摄像机摄取焊接区域熔池动态图像,提取熔池特征量,应用模糊聚类算法分析熔池特征量与熔透状态之间的关系,使用模糊C-均值(FCM)和Gustafson-Kessel(GK)两种模糊聚类法建立熔透状态识别模型.激光焊接试验结果表明,熔池表征与熔透状态之间存在密切关联,通过GK模糊聚类算法建立的模型对熔透状态能达到78%以上的识别率,为大功率光纤激光焊接过程熔透状态的识别和控制提供试验依据.

大功率光纤激光焊熔池形态及焊接稳定性分析

在大功率光纤激光焊接过程中,熔池热辐射含有丰富的焊接质量信息,熔池形态及其变化特征与焊接稳定性密切相关.研究一种基于红外热像的大功率光纤激光深熔焊熔池形态分析及焊缝质量稳定性评价的方法.以10 kW大功率光纤连续激光焊接304不锈钢为试验对象,应用近红外传感高速摄像机摄取熔池动态热像,通过动态自动阈值和数学形态学方法重点分析熔池和匙孔形态以及对应的焊缝宽度变化,以熔池宽度、匙孔面积和匙孔宽度作为熔池形态参数,焊缝宽度作为衡量焊接过程稳定性的参数,研究熔池形态参数与焊接稳定性的关联.结果表明,通过熔池形态参数能够较准确地反映大功率光纤激光焊接过程的稳定性.

大功率光纤激光焊焊缝跟踪偏差测量新方法

针对大功率光纤激光焊,分析一种基于近红外图像识别的焊缝跟踪偏差测量新方法.通过高速摄像机获取动态熔池近红外图像序列,分析熔池近红外图像的灰度分布特性,利用图像灰度梯度提取熔池温度分布参数.该参数能够体现激光束偏离焊缝时熔池表面温度的变化特性.以熔池温度分布参数作为特征测量值,利用最小二乘法建立焊缝路径与激光束偏离的近红外视觉模型.结果表明,该模型能够准确地反映熔池温度分布参数与焊缝跟踪偏差之间的数学关系.

视觉传感技术在大功率光纤激光焊接焊缝宽度特征提取的应用

大功率光纤激光焊接过程中,焊池的热辐射含有较多焊接质量的信息,焊缝宽度可以体现出焊接的稳定性。因此,通过红外热成像技术提取大功率光纤激光焊接焊缝宽度是评鉴焊接质量高低的重要方法。本文基于图像处理技术的自动焊缝跟踪系统分析了302不锈钢处于持续大功率光纤激光焊接时的焊缝宽度变化情况,同时采用近红外高速传感相机及时采集焊池图像,并通过数学形态学图像算法技术对焊池图像进行分析处理和检测焊池宽度。焊接实验结果显示,提出的方法能够有效提取焊池宽度,准确反映大功率光纤激光焊接过程的状态变化,有利于焊缝跟踪分析。

大功率光纤激光焊接熔池特征提取技术研究

本文针对大功率光纤激光焊接不锈钢板紧密对接焊缝,建立了一个熔池动态信息的近红外图像检测系统,用于焊接熔池视觉信息的采集。应用可见光波和红外光波段滤光组合技术解决了焊接过程中飞溅、等离子体和红外辐射的干扰,在近红外高速摄像机获取清晰的熔池区域图像的基础上,研究了大功率光纤激光焊接熔池图像特征的提取方法,为焊缝跟踪和焊接质量控制提供可靠的视觉信息检测。

大功率光纤激光器的研究进展

近些年来,大功率光纤激光器因在生产生活各个方面具有重要的应用而备受关注。该文对大功率光纤激光器的三个基本构成,分别说明了国内外大功率光纤激光器的历史发展历程,介绍了大功率激光器在军事、通信、医疗和工业加工方面的具体应用现状。旨在对现有状况大功率激光器的基本状况进行总结,尤其抓住全光网络背景下全光纤激光器技术的发展契机,促进我国的大功率激光器技术的发展。

大功率光纤激光器的研究进展

讨论了大功率光纤激光器的发展和应用 ,对包层泵浦调Q光纤激光器的研究和发展情况进行了综述 ,并报道了我们在该领域的最新研究结果。

大功率光纤激光焊匙孔形态频域分析

匙孔是激光焊接熔池形态的一个重要特征，与焊接的质量和焊接的状态有着密切的关系。本文以10kW大功率光纤激光焊接304不锈钢板为试验对象，应用近红外高速摄像机摄取焊接过程中的熔池图像，以匙孔面积和匙孔宽度作为匙孔形态特征参数，激光束与焊缝中心的偏差来反映焊接的稳定性。在频域内运用高斯高通滤波、高频加强滤波、灰度阈值分割、Canny边缘检测等方法获取匙孔特征参数。通过分析匙孔特征参数的变化，发现匙孔形态与焊接状态之间存在联系。试验结果表明，匙孔面积和匙孔宽度参数可有效反映大功率光纤激光焊接过程的稳定性。

大功率光纤激光焊焊缝偏差检测方法

在大功率激光焊接过程中，准确提取焊缝偏差是实现焊缝跟踪和保证焊接质量的前提。本文以10kW大功率光纤激光焊接304不锈钢板为试验对象，采用近红外高速摄像机获取焊接区域熔池动态热像，以匙孔最下端、最左端和最右端位置处的列坐标为匙孔形变参数，运用中值滤波、灰度拉伸、阈值分割、边缘提取等图像处理和识别算法，获取激光束偏离和对中焊缝时的匙孔形变参数，进而求得焊缝偏差。试验结果表明，熔池匙孔形变参数与焊缝偏差之间有密切关系。

大功率光纤激光焊熔池红外热像增强算法

在激光焊接过程中，分析熔池的红外热像是观测焊接质量的重要方法。本文以大功率激光焊接为试验对象，综合运用维纳滤波、中值滤波、灰度拉伸、阈值分割、图像形态学法等算法处理焊接中所获取的红外图像，提取熔池信息，最后用熔宽测量值与实际焊接图像比较验证算法的可靠性。试验结果表明，按上述方法处理后提取出的熔宽变化与实际熔宽变化相符，能够反映焊接过程质量的稳定性。

大功率光纤激光焊熔宽预测方法

本文针对大功率（10kW）光纤激光焊接304不锈钢紧密对接焊，研究一种在线熔池宽度预测的新方法，首先由图像处理获得熔宽的实时测量值，然后用有限冲激响应FJR（FiniteImpulseResponse）滤波器对其滤波使得宽度值平滑，分析熔宽实时测量值经过FIR滤波后与熔宽实际值之间的关系。

大功率光纤激光焊焊缝跟踪偏差红外检测方法

精确控制激光束使其始终对准并跟踪焊缝是保证激光焊接质量的前提.针对大功率(激光功率10kW)光纤激光焊接304型不锈钢紧密对接焊缝(间隙为0—0.1mm),研究一种基于红外热像的焊缝跟踪偏差检测新方法.采用红外传感高速摄像机摄取焊接区域熔池红外动态热像,分析激光束对准和偏离焊缝中心时的熔池温度分布和红外辐射特性,以熔池匙孔形变参数和热堆积效应参数作为激光束与焊缝中心偏差检测特征值,通过图像识别技术研究和分析特征值与焊缝偏差之间的关系.激光焊接试验结果表明,熔池匙孔形变参数和热堆积效应参数与焊缝偏差之间存在密切的数学关联,能有效判断和检测激光束与焊缝之间的偏差.

高功率光纤激光器发展概况

高功率光纤激光器以其优越的性能和超值的价格,在光通信、印刷、打标、材料加工、医疗等领域有着广阔的应用,将会很大程度上替代传统激光器,并开辟一些新的激光应用领域,扩大激光产业的规模。概述国内外高功率光纤激光器的发展历史与现状。展望了高功率光纤激光器的发展前景。

大功率GHz重复频率飞秒光纤激光技术及前沿应用

与kHz~MHz重复频率飞秒激光相比,GHz重复频率飞秒激光具有更大的频率间隔、更易获得高平均功率,是光谱学、生物光子学、微波光子学、精密加工等基础研究与工业应用领域的崭新工具.光纤型飞秒激光在光束质量、紧凑性、鲁棒性等方面具有先天优势,是大功率GHz重复频率飞秒激光的重要发展方向,有望拓展激发超快激光在尖端领域应用,支撑核心工业、生命医学、航空航天等领域持续创新.本文从大功率GHz重复频率飞秒光纤激光器的技术难点、最新进展、前沿应用等方面进行综述,并展望未来发展前景.

激光焊接不锈钢微间隙焊缝偏差角点检测法

针对大功率(10 kW)光纤激光焊接304不锈钢紧密对接微间隙焊缝(焊缝间隙小于0.1 mm),通过高速像机摄取熔池近红外热像并分析其特征,分析和处理熔池热像特征,提取激光束偏离焊缝位置的信息,探索激光束与焊缝偏差的信息表征.利用激光深熔焊的匙孔效应,研究焊缝在固态与液态交界处不稳定边缘特征点,提出一种角点检测法实现微间隙焊缝偏差的检测.结果表明,熔池红外热像角点密集分布中心与焊缝偏差有密切的关系,通过角点分布密度可以有效判断焊缝偏差状态.

激光焊接不锈钢微间隙焊缝偏差小波变换检测法

针对大功率(激光功率10 k W)光纤激光焊接304不锈钢间隙小于0.1 mm的紧密对接焊缝,研究一种基于小波变换的焊缝偏差检测方法.为了分析焊缝偏差特征细节,采用红外传感高速摄像机摄取焊接区域熔池红外热像,利用小波函数对熔池图像感兴趣区域进行多尺度分解.定义小波变换后的高频分量极值的横坐标作为匙孔形变参数,以匙孔形变参数作为特征值,分析特征值和焊缝偏差之间的关系.结果表明,匙孔形变参数与焊缝偏差之间存在密切关联,能有效判断和检测焊缝偏差.

基于高速影像的激光焊金属蒸汽周期性分析

在激光焊接过程中,材料表面强烈气化,形成较强电离的金属蒸汽。这种致密的气体可以逆着光束入射方向传输,对激光有着显著屏蔽作用,大大降低了入射到材料内部的能量密度,影响焊接质量。以10 kW大功率光纤连续激光焊接不锈钢钢板为试验对象,应用高速摄像机摄取金属蒸汽图像,将数据图像进行处理、分割,提取金属蒸汽面积特征值,作为衡量研究金属蒸汽周期性的稳定参数。分析结果表明,金属蒸汽图像的面积能有效地反映金属蒸汽周期性变化。

激光焊接偏差识别的神经网络模型试验研究

激光焊接偏差识别是保证激光焊接质量的关键技术，本文研究一种用于识别激光束与焊缝位置偏差的BP神经网络模型。在大功率光纤激光焊接试验条件下，利用高速红外摄像机摄取焊接区域熔池图像，分析激光束与焊缝对中及偏离所对应的红外辐射瞬态特征。通过图像处理增强熔池图像，计算熔池特征参数（熔池匙孔特征参数、匙孔质心值、热堆积效应参数）以及相对应的焊缝与激光束之间的偏差值，将其输入所设计的神经网络进行网络权值参数的训练，建立基于BP神经网络且具有一定环境适应能力的焊缝偏差模型。试验结果表明，该模型能够反映熔池特征参数与焊缝偏差之间的规律，可实现较精确的焊缝偏差识别。

高功率激光运转条件下大模场掺镱石英光纤模式特性的仿真研究

在高功率激光运转条件下,掺杂稀土离子的量子亏损和玻璃材料的本征吸收均会造成光纤放大器中增益光纤温度的整体上升与梯度分布。在热平衡状态下,光纤材料的热光效应将会诱导光纤横向折射率的再分布,引发高功率激光运转条件下增益光纤模式特性的改变。为此,利用多物理场有限元建模的数值计算方法对高功率激光运转条件下大模场掺镱石英光纤的热致模式特性展开系统研究,分析总结大模场增益光纤的模式特性在不同激光运转功率、增益光纤设计参数(纤芯直径、数值孔径、热光系数)和光纤弯曲使用条件下的变化规律。结果表明,随着激光运转功率的增加,纤芯和包层之间的温差会变大,从而导致光纤的归一化参数V值增大,最终使模式的传输损耗系数减小,模式在纤芯区域的功率因子增大。

焊缝偏差RBF神经网络预测算法

以10 kW大功率光纤激光焊接304奥氏体不锈钢板为试验对象,研究一种焊缝偏差预测算法.利用红外摄像机摄取焊接过程中的熔池红外图像,提取匙孔质心、匙孔形状参数和热堆积效应参数等反映激光束与焊缝位置偏差的特征量作为径向基函数RBF神经网络预测模型的输入量,建立焊缝偏差RBF神经网络预测模型.选择焊缝偏差特征量作为训练样本并对预测模型进行训练,建立焊缝偏差预测模型.结果表明,该模型能够对大功率光纤激光焊接过程中的激光束与焊缝位置之间的偏差进行有效预测.