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脉冲电流作用下TIG焊接熔池行为的数值模拟 被引量:18
1
作者 武传松 郑炜 吴林 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 1998年第4期416-422,共7页
建立了脉冲TIG(TungstenInertGas)焊接熔池行为的数值分析模型,分析了脉冲电流对TIG焊接熔池流场、热场及熔池形状的影响规律计算结果表明:熔地体积对电流的脉冲作用较敏感;脉冲TIG焊接熔池内流体流动的主要驱动力是表面张力梯度... 建立了脉冲TIG(TungstenInertGas)焊接熔池行为的数值分析模型,分析了脉冲电流对TIG焊接熔池流场、热场及熔池形状的影响规律计算结果表明:熔地体积对电流的脉冲作用较敏感;脉冲TIG焊接熔池内流体流动的主要驱动力是表面张力梯度;熔池中的流场随电流作周期性变化.利用自行研制的计算机视觉实验系统,测试了一个脉冲周期内熔池宽度的动态变化过程,计算值与测试值基本吻合. 展开更多
关键词 脉冲焊接 熔池 流场 热场 TIG焊 数值模拟
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富氩气保焊熔池信息视觉检测方法试验研究 被引量:14
2
作者 王克鸿 汤新臣 +2 位作者 刘永 徐越兰 虞剑 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第6期161-164,178,共5页
分析研究了弧焊熔池信息视觉传感方法以及取像机理。针对短路过渡和射流过渡熔池视觉信息,提出了综合利用熔池自身辐射光,在近红外波段取像的思路。试验中采用了基于三种不同机理的四种窄带复合滤光系统,比较得出了近红外区为最佳的取... 分析研究了弧焊熔池信息视觉传感方法以及取像机理。针对短路过渡和射流过渡熔池视觉信息,提出了综合利用熔池自身辐射光,在近红外波段取像的思路。试验中采用了基于三种不同机理的四种窄带复合滤光系统,比较得出了近红外区为最佳的取像窗口,该窗口应尽量接近CCD最大检测波长。在该窗口内,取得了清晰的熔池区图像。同时探索了熔池信息视觉传感信噪比及其影响因素,并对富氩气保焊熔池的特征进行了分析研究。 展开更多
关键词 富氩气体保护电弧焊 熔池 视觉检测 近红外窗口 复合滤光CCD摄像机
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焊接熔池的传热与流体流动模拟进展 被引量:16
3
作者 李强 钱百年 李殿中 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第4期91-96,共6页
焊接熔池的传热与流体流动模拟是焊接模拟的一个重要领域 ,目前对焊接熔池的传热和流体流动的模拟主要是基于Navier strokes方程基础上而建立的。文中概括了近年来焊接熔池传热与流体流动模拟所取得的一些进展 ,总结了影响熔池传热和流... 焊接熔池的传热与流体流动模拟是焊接模拟的一个重要领域 ,目前对焊接熔池的传热和流体流动的模拟主要是基于Navier strokes方程基础上而建立的。文中概括了近年来焊接熔池传热与流体流动模拟所取得的一些进展 ,总结了影响熔池传热和流体流动的一些主要因素。 展开更多
关键词 模拟 焊接熔池 流体流动 传热
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等离子弧定点焊熔池穿孔过程的数值分析 被引量:19
4
作者 王小杰 武传松 陈茂爱 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期984-990,共7页
利用Level-Set理论与方法追踪小孔界面的演变过程,建立了等离子弧定点焊熔池与小孔的数学模型,对不锈钢试件等离子弧定点焊熔池的穿孔过程进行数值模拟,获得了多种工艺条件下熔池与小孔形状和尺寸的动态变化数据.结果表明,6 mm厚度不锈... 利用Level-Set理论与方法追踪小孔界面的演变过程,建立了等离子弧定点焊熔池与小孔的数学模型,对不锈钢试件等离子弧定点焊熔池的穿孔过程进行数值模拟,获得了多种工艺条件下熔池与小孔形状和尺寸的动态变化数据.结果表明,6 mm厚度不锈钢试件等离子弧定点焊,当焊接电流为170和180 A时,分别在2.7和2.5 s形成贯穿工件厚度的小孔;等离子弧定点焊过程中,小孔断面的形状由开始的U字型转为V字型,穿透工件后又呈现类似双曲线型.通过测量熔池穿孔时刻的等离子弧尾焰电压信号,对数值分析结果进行了实验验证. 展开更多
关键词 等离子弧定点焊 小孔 熔池 数值分析
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TIG焊接熔池表面变形对流场与热场的影响 被引量:6
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作者 曹振宁 武传松 吴林 《金属科学与工艺》 CSCD 北大核心 1992年第3期108-113,98,共7页
利用流体力学理论和变分法原理,根据熔池本身重力、电弧压力和表面张力之间的动态平衡,推导出了 TIG 焊接熔池表面变形的计算公式。建立了熔池表面存在变形的流场与热场的数学模型。采用 SIMPLER 方法对不锈钢试件焊接熔池内的流场与热... 利用流体力学理论和变分法原理,根据熔池本身重力、电弧压力和表面张力之间的动态平衡,推导出了 TIG 焊接熔池表面变形的计算公式。建立了熔池表面存在变形的流场与热场的数学模型。采用 SIMPLER 方法对不锈钢试件焊接熔池内的流场与热场进行了数值分析。焊接工艺试验表明,该模型计算的熔池成形与实验值吻合良好。 展开更多
关键词 熔池 表面变形 流场 热场 TIG焊
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焊接熔池数值模拟的研究现状 被引量:10
6
作者 周远远 于治水 《华东船舶工业学院学报》 2003年第2期65-69,共5页
对焊接熔池的流场热场的数值模拟这一领域进行了综述,分析了对焊接熔池进行数值模拟的发展过程和现有研究模型中存在的问题,为进一步研究提供指导。
关键词 焊接熔池 数值模拟 流场 热场
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P-GMAW熔池双面视觉传感与图像处理 被引量:10
7
作者 闫志鸿 张广军 +1 位作者 高洪明 吴林 《材料科学与工艺》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期593-596,共4页
视觉是手工焊接最重要的信息获取手段,为了模拟这一过程,建立了一套脉冲熔化极气体保护焊(P-GMAW)的双面实时视觉传感系统.利用被动光源视觉传感方法,研究了P-GMAW正反面熔池成像的滤光方法、成像时间、成像机理.结果表明,利用中心波长... 视觉是手工焊接最重要的信息获取手段,为了模拟这一过程,建立了一套脉冲熔化极气体保护焊(P-GMAW)的双面实时视觉传感系统.利用被动光源视觉传感方法,研究了P-GMAW正反面熔池成像的滤光方法、成像时间、成像机理.结果表明,利用中心波长为665nm的窄带滤光片在脉冲基值结束期间取像,可以获取清晰的P-GMAW正面熔池图像;利用中性减光技术,可以获取清晰的反面熔池图像.分析表明,正反面成像的主要光源均来自于熔池的自身辐射,因此,成像质量可靠.针对不同的熔池图像特征,提出了相应的图像处理算法,实现了正反面熔池边界的提取. 展开更多
关键词 P-GMAW 熔池 视觉传感 成像机理 边界提取
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等离子弧焊接熔池温度场的三维数值模拟 被引量:11
8
作者 李力 胡绳荪 +1 位作者 殷凤良 马立 《天津大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1260-1264,共5页
建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型,以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况.综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变... 建立了运动等离子弧作用下焊接温度场的三维瞬态数值分析模型,以分析等离子弧焊熔池温度分布情况以及焊接电流、焊接速度等焊接工艺参数对其影响情况.综合考虑了液态金属的对流传热和熔池外部的固体导热、材料热物理性能参数随温度的变化、焊件表面的散热以及熔化/凝固相变潜热等对熔池温度场的影响.采用三维锥体热源对小孔型等离子弧焊接过程进行了流体动力学和传热分析,利用ANSYS有限元软件求解所建立的模型,得到了等离子弧焊接过程中温度场的变化情况.模拟结果表明,随焊接电流的增大和焊接速度的减小,熔池体积增加,熔宽和热影响区都增大.试验结果验证了所建立模型的正确性和数值求解方法的可靠性. 展开更多
关键词 等离子弧焊 焊接熔池 温度场 蔓维数值模拟
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TC4钛合金扫描电子束焊接温度场数值模拟 被引量:13
9
作者 陈彬斌 庞盛永 +3 位作者 周建新 锁红波 陈哲源 巩水利 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期33-37,114-115,共5页
建立了TC4钛合金扫描电子束焊接三维温度场的数学模型.采用电子束光斑半径较大的焊接工艺,开展了椭圆扫描/无扫描电子束焊接的试验和数值模拟研究.模拟结果与试验结果吻合良好.结果表明,电子束扫描可使高温熔池的深度减小、宽度增加、... 建立了TC4钛合金扫描电子束焊接三维温度场的数学模型.采用电子束光斑半径较大的焊接工艺,开展了椭圆扫描/无扫描电子束焊接的试验和数值模拟研究.模拟结果与试验结果吻合良好.结果表明,电子束扫描可使高温熔池的深度减小、宽度增加、提前进入稳态,并且显著降低熔池最高温度和冷却速度.对加速电压为60 kV、电子束流为10 mA、焊接速度为0.9 m/min的电子束焊接工艺,频率为500 Hz的电子束椭圆扫描可使熔池最高温度降低近1 900 K、冷却速度每秒降低近100 K. 展开更多
关键词 钛合金 电子束扫描 温度场 数值模拟 熔池
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熔池表面变形对电弧行为特征的影响 被引量:14
10
作者 芦凤桂 姚舜 +1 位作者 楼松年 张毓新 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期57-60,共4页
在电弧与熔池统一模型的基础上研究熔池上表面变形对电弧行为特征的影响。用本模型计算出的平坦熔池表面电流密度和热流密度的分布与试验结果显示了很好的一致性。而变形熔池表面的电流密度和热流密度分布则不再符合近似的高斯分布。这... 在电弧与熔池统一模型的基础上研究熔池上表面变形对电弧行为特征的影响。用本模型计算出的平坦熔池表面电流密度和热流密度的分布与试验结果显示了很好的一致性。而变形熔池表面的电流密度和热流密度分布则不再符合近似的高斯分布。这就为下一步研究电弧和熔池的工作提供了基础。 展开更多
关键词 电弧焊 熔池 界面变形 统一模型 焊接 流密度 热流密度
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铝合金钨极氩弧焊熔池图像处理 被引量:9
11
作者 杜全营 王伟 +1 位作者 王建军 陈善本 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期1055-1057,共3页
对铝合金熔池图像特点进行了分析,提出了一种快速有效的熔池边缘提取算法.采用边缘保持滤波和模糊增强对铝合金熔池图像进行预处理,并采用max-min算子对边缘进行检测,采用投影法对边缘进行细化和去除伪边缘而获得清晰的熔池边缘.该算法... 对铝合金熔池图像特点进行了分析,提出了一种快速有效的熔池边缘提取算法.采用边缘保持滤波和模糊增强对铝合金熔池图像进行预处理,并采用max-min算子对边缘进行检测,采用投影法对边缘进行细化和去除伪边缘而获得清晰的熔池边缘.该算法抗干扰强、计算速度快、计算准确,能有效提取熔池的形状. 展开更多
关键词 焊接熔池 铝合金 钨极氩弧焊 图像处理
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铝合金双丝脉冲MIG焊双向熔池同步视觉传感及图像处理 被引量:12
12
作者 杨嘉佳 王克鸿 +1 位作者 吴统立 孙科 《机械工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第12期44-50,共7页
铝合金双丝脉冲焊接时,强烈的双弧光强和铝合金的强反射作用造成熔池视觉传感比较困难。建立一套双丝脉冲焊熔池双向同步视觉传感软硬件系统,通过近红外滤光技术和控制电荷耦合器(Charge-coupled device,CCD)快门曝光时间,获得清晰的尾... 铝合金双丝脉冲焊接时,强烈的双弧光强和铝合金的强反射作用造成熔池视觉传感比较困难。建立一套双丝脉冲焊熔池双向同步视觉传感软硬件系统,通过近红外滤光技术和控制电荷耦合器(Charge-coupled device,CCD)快门曝光时间,获得清晰的尾部和侧面同步铝合金熔池图像。针对铝合金双丝脉冲焊熔池图像存在的高频横纹干扰,提出利用巴特沃斯低通加强滤波的方法进行去除,并通过灰度拉伸、阈值分割和边缘提取等图像处理方法,获得双向熔池轮廓。通过熔池几何形态分析,得到双丝脉冲焊前中部熔池形状为椭圆形,尾部形状为抛物线。在获得抛物线和椭圆曲线方程的基础上定义并计算熔池宽度、全长、面积、周长、尾部系数等熔池几何特征参数。 展开更多
关键词 铝合金 熔池 双丝脉冲熔化极惰性气体保护焊 双向同步传感 巴特沃斯低通滤波 几何特征参数
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形态学在熔池图像处理中的应用研究 被引量:5
13
作者 邵奇可 陈国定 方勇 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2003年第1期42-43,47,共3页
针对焊接自动化中熔池图像的特点 ,以及焊接质量实时控制的实际需要 ,利用灰度形态学 ,设计了快速有效的图像处理算法 ,实时提取出了熔池的最大宽度、半长、后部面积、后拖脚等重要的几何参数。同时该算法对一般的图像处理问题也具有重... 针对焊接自动化中熔池图像的特点 ,以及焊接质量实时控制的实际需要 ,利用灰度形态学 ,设计了快速有效的图像处理算法 ,实时提取出了熔池的最大宽度、半长、后部面积、后拖脚等重要的几何参数。同时该算法对一般的图像处理问题也具有重要的意义。 展开更多
关键词 熔池 图像处理 形态学 焊接自动化
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穿孔等离子弧焊接熔池流动和传热过程的数值模拟 被引量:12
14
作者 张涛 武传松 陈茂爱 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2012年第9期1025-1032,共8页
考虑熔池与小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接三维瞬态熔池流体流动和传热过程的数学模型.采用流体体积函数法追踪小孔的形状与尺寸,利用焓-孔隙度法处理凝固熔化过程中的相变潜热以及动量损耗问题.针对穿孔等离子弧焊接的工艺特点... 考虑熔池与小孔的耦合作用,建立了穿孔等离子弧焊接三维瞬态熔池流体流动和传热过程的数学模型.采用流体体积函数法追踪小孔的形状与尺寸,利用焓-孔隙度法处理凝固熔化过程中的相变潜热以及动量损耗问题.针对穿孔等离子弧焊接的工艺特点,建立了随小孔深度动态调整的组合式体积热源模式.对8 mm板厚的不锈钢工件进行了穿孔焊接工艺实验和数值模拟,获得了等离子弧焊接过程中熔池出现、小孔形成、流场与温度场演变、工件熔透与穿孔等动态过程的基础数据,展示了小孔穿孔前后熔池流体流动规律.工件背面小孔形状尺寸以及焊缝横断面的数值模拟结果与实验测试结果基本吻合. 展开更多
关键词 熔池 小孔 流体流动 传热 等离子弧焊
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焊接熔池快速凝固过程的微观组织演化数值模拟 被引量:11
15
作者 张敏 汪强 +1 位作者 李继红 李琳 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第7期1-4,28,共5页
基于晶粒形成原理和枝晶生长动力学特点,建立了焊接熔池凝固过程中的形核、枝晶生长、溶质再分配及扩散的二维数学物理模型,对焊接熔池快速凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变以及不同的冷却速度对这一转变过程的影响进行了模拟.结果表明,... 基于晶粒形成原理和枝晶生长动力学特点,建立了焊接熔池凝固过程中的形核、枝晶生长、溶质再分配及扩散的二维数学物理模型,对焊接熔池快速凝固过程中柱状晶向等轴晶的转变以及不同的冷却速度对这一转变过程的影响进行了模拟.结果表明,焊接熔池在快速冷却凝固过程中,溶质再分配与扩散明显;柱状晶向等轴晶转变时,熔池中心等轴晶凝固排出的溶质使柱状晶尖端浓度急剧升高,抑制了柱状晶的生长;冷却速度越大,柱状晶越容易向等轴晶转变,且转变所需时间越短. 展开更多
关键词 焊接熔池 元胞自动机 转变 快冷速率
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基于视觉的激光深熔焊熔池检测及图像处理 被引量:11
16
作者 杨家林 高进强 +3 位作者 秦国梁 何建国 武传松 张涛 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期21-24,114,共4页
针对不锈钢材料Nd:YAG固体激光深熔焊接,在充分分析熔池辐射光谱特征的基础上,并考虑同轴检测的技术特点,设计了熔池辐射光和YAG激光的传输与分离机构,优选了合适的半透半反镜片、窄带滤光片、中性减光片和变焦镜头等光路系统组件,成功... 针对不锈钢材料Nd:YAG固体激光深熔焊接,在充分分析熔池辐射光谱特征的基础上,并考虑同轴检测的技术特点,设计了熔池辐射光和YAG激光的传输与分离机构,优选了合适的半透半反镜片、窄带滤光片、中性减光片和变焦镜头等光路系统组件,成功构建了面向Nd:YAG激光深熔焊接的同轴视觉检测系统,获得了清晰的熔池区图像.针对拍摄到的熔池区图像,设计了高斯函数滤波、边缘增强算子、边界跟踪算法等图像处理算法,确定了搜索起始点和搜索准则,较好地提取出熔池边缘,为下一步实现激光深熔焊的焊接质量在线实时监测与控制奠定了基础. 展开更多
关键词 激光焊 熔池 边缘 图像处理算法
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焊接熔池凝固过程组织演变模拟 被引量:9
17
作者 李玉斌 蒙大桥 +1 位作者 刘柯钊 谢志强 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期57-60,64,共5页
以枝晶生长动力学和晶粒生长能量最小原理为基础,建立了宏观传热与微观传质、形核、生长相耦合的焊接熔池CAMC晶粒生长二维数学模型.模型以CA方法模拟晶粒生长主干,MC在内部辅助晶粒生长以体现枝晶分枝机制,同时考虑非均匀形核对熔池结... 以枝晶生长动力学和晶粒生长能量最小原理为基础,建立了宏观传热与微观传质、形核、生长相耦合的焊接熔池CAMC晶粒生长二维数学模型.模型以CA方法模拟晶粒生长主干,MC在内部辅助晶粒生长以体现枝晶分枝机制,同时考虑非均匀形核对熔池结晶的影响因素,模拟了焊接熔池组织形成过程.结果表明,CAMC模型能够定量地描述熔池晶粒数目、尺寸和形貌演变,可以较准确地反映焊接熔池微观组织结构和熔池凝固过程中晶粒择优生长、柱状晶向等轴晶转换等物理机制. 展开更多
关键词 焊接熔池 晶粒生长 数值模拟 元胞自动机 CAMC模型
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激光+GMAW复合热源焊熔池流体流动的数值分析 被引量:9
18
作者 胥国祥 张卫卫 +1 位作者 刘朋 杜宝帅 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期713-723,共11页
考虑熔滴和小孔对熔池的影响,建立了基于FLUENT软件的激光+熔化极电弧(GMAW)复合热源焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型.利用双椭球体热源描述电弧热输入,将激光热输入视为热流峰值可调节的双曲线旋转体热源,其热源分布参数通过简化... 考虑熔滴和小孔对熔池的影响,建立了基于FLUENT软件的激光+熔化极电弧(GMAW)复合热源焊三维瞬态熔池流体流动数值分析模型.利用双椭球体热源描述电弧热输入,将激光热输入视为热流峰值可调节的双曲线旋转体热源,其热源分布参数通过简化的小孔形状尺寸模型确定;将熔滴过渡过程视为从熔池上部特定区域流入熔池高温液态金属的过程,并通过建立液态金属流速对时间的周期函数表征熔滴过渡频率;将小孔视为由激光致蒸汽反作用力引起的熔池表面变形,以简化计算过程,重点考虑小孔的存在对熔池流体流态的主要影响.利用所建模型对不同焊接条件下的激光+GMAW复合热源焊小孔形态、熔池流体流动和温度场进行模拟计算,分析了激光+GMAW复合热源焊流场特征,探讨了激光功率对复合焊熔池动态行为的影响规律.结果表明,在1 m/min焊速条件下,GMAW焊(激光功率为0 W)出现驼峰缺陷;当激光功率为500 W时,驼峰缺陷消失,但熔池中无小孔产生,且流体流动模式与GMAW焊相近;而当激光功率增至2000 W,熔池中出现小孔,使得流体流动模式更为复杂.将焊缝横断面形状尺寸的计算结果与实验结果进行比较,2者吻合较好,从而证明了模型的准确性和适用性. 展开更多
关键词 复合焊 熔池 流体流动 小孔 数值模拟
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铝合金GTAW熔池振荡模型分析 被引量:8
19
作者 赵亮强 王继峰 +1 位作者 林涛 陈善本 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第S1期92-94,共3页
为研究熔池振荡对焊接电弧声的影响,分析了焊接熔池振荡的物理原理,在二维波动理论和自由表面波模型的基础上建立了GTAW熔池的谐振模型,并推导了未熔透和完全熔透条件下熔池谐振方程及其在不同谐振模式下的解,从而得出实验中使用的LF6... 为研究熔池振荡对焊接电弧声的影响,分析了焊接熔池振荡的物理原理,在二维波动理论和自由表面波模型的基础上建立了GTAW熔池的谐振模型,并推导了未熔透和完全熔透条件下熔池谐振方程及其在不同谐振模式下的解,从而得出实验中使用的LF6铝合金熔池的本征频率.结合熔池振荡对弧长反馈,为电弧声的特征提取提供了方向. 展开更多
关键词 钨极气体保护焊 熔池 谐振模型 电弧声
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钨极氩弧焊熔池表面高度测量中变形条纹图的获取 被引量:7
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作者 艾孝谱 刘南生 +1 位作者 魏义庆 胡仙 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第3期85-88,117,共4页
提出一种基于条纹反射和傅立叶变换的测量GTAW熔池表面高度的新方法.利用激光器将光栅条纹投影在GTAW熔池表面,反射光轴上设置双透镜系统以转移熔池物面,利用空间滤波的方法阻挡弧光成分,在输出面放置白屏接收反射的熔池变形激光条纹,用... 提出一种基于条纹反射和傅立叶变换的测量GTAW熔池表面高度的新方法.利用激光器将光栅条纹投影在GTAW熔池表面,反射光轴上设置双透镜系统以转移熔池物面,利用空间滤波的方法阻挡弧光成分,在输出面放置白屏接收反射的熔池变形激光条纹,用CCD对屏上变形条纹实时成像.分析了焊枪位置、熔池的反射性能、弧光辐射等对变形条纹图获取的影响,找出合适的投影角度、拍摄系统参数以达到最好的拍摄效果.结果表明,所获得的熔池区变形激光条纹图像清晰且满足图像处理要求,并初步计算出熔池前部的表面形貌. 展开更多
关键词 投影光栅 焊接熔池 图像获取 表面形貌
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