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1、基于結(jié)構(gòu)激光反射的脈沖TIG焊熔池三維表面演化觀測黃健康1何笑英1扶劍鋒2石玗1樊丁1（1.蘭州理工大學(xué)省部共建有色金屬先進(jìn)加工與再利用國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730050；2.長沙眾泰汽車工業(yè)有限公司，湖南長沙410100）摘要：針對移動的脈沖TIG焊動態(tài)熔池表面復(fù)雜行為，提出基于結(jié)構(gòu)激光反射視覺傳感的方法對脈沖TIG焊動態(tài)熔池表面演化過程進(jìn)行觀測研究.通過所搭建的視覺系統(tǒng)來采集網(wǎng)格激光在熔池表面反射的圖像信息，在此基礎(chǔ)上，對在不同的基值電流、峰值電流、占空比條件下的脈沖TIG焊的圖像特征進(jìn)行分析.研究發(fā)現(xiàn)：在峰值電流階段熔池的三維表面是向下凹的；在基值電流階段時，TIG焊熔池三維表面是向
2、上凸的，并可明顯地觀測到，激光網(wǎng)格的形態(tài)隨時間也在變化，這表明在基值電流階段，熔池三維表面仍在波動.關(guān)鍵詞：結(jié)構(gòu)激光脈沖TIG焊熔池三維表面觀測中圖分類號：TG401文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AObserveontheweldpoolsurfaceevolutionofpulsedTIGweldingbasedonstructurelasersreflectionHUANGJian-kang1,HEXiao-ying1,FUJian-feng2,SHIYu1,FanDing1(1.StateKeyLaboratoryofAdvancedProcessingandRecyclingofNon-ferrous
3、Metals,LanzhouUniv.ofTech.,Lanzhou730050,China;2.ChangshaZotyeAutoIndustryCO.,Ltd,Changsha410100,China)Abstract:AccordingtothecomplicatedbehaviorsofmotiveTIGweldingweldpoolthree-dimensionalsurface,thevisionsensormethodofstructurelasersreflectionfortheevolutionprocessofpulsedTIGweldingdynamicweldpoo
4、lsurfacewasputforward.Usingtheimplementationofvisionsystemtorecordthevideoimageofgridlaserswhichwerereflectedbyweldpoolsurface.Basedonthat,thepulsedTIGweldingimagescharacteristicswereanalysedatthedifferentbasecurrent,peakcurrent,dutycycle.Theresultsshowthattheweldpoolthree-dimensionalsurfaceisconca
5、vedownwardatthepeakcurrentstage.Andatthebasecurrentstage,TIGweldingweldpoolthree-dimensionalsurfaceisconvexupward,andobservingobviouslytheshapeoflasersgridwerechangingwithtimeaswell.Thisrevealedthatweldpoolthree-dimensionalsurfaceoccurredfluctuating.Keywords:structurelasers；pulsedtungsteninertgasar
6、cwelding；weldpoolthree-dimensionalsurface；observation收稿日期：基金項(xiàng)目：國家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51205179)，蘭州理工大學(xué)紅柳青年項(xiàng)目(Q201202)作者簡介：黃健康(1981-)，男，湖南邵東人，博士，副教授，碩士研究生導(dǎo)師，主要從事焊接過程檢測與控制、焊接物理等相關(guān)方面的研究脈沖TIG(TIG-P)焊是一種高效、優(yōu)質(zhì)、節(jié)能的先進(jìn)焊接方法，因而常用于薄壁工件的焊接，特別適合于鋁、鎂等輕金屬的焊接[1].針對熔池表面信息的提取國內(nèi)外眾多學(xué)者對此展開了研究，P.K.Palani等人[2]對脈沖參數(shù)對電弧的穩(wěn)定性、焊接質(zhì)量、焊縫形貌
7、以及焊縫的幾何參數(shù)的影響進(jìn)行了研究，從而經(jīng)過大量的研究得出合適的脈沖參數(shù).楊春利等人[3]利用諧振原理，對脈沖TIG焊熔池振蕩的頻率信號進(jìn)行了研究，為焊接過程控制奠定了一定的基礎(chǔ).陳善本等人[4]對TIG焊熔池振蕩物理原理進(jìn)行了分析研究，建立了TIG焊熔池的諧振模型，結(jié)合熔池振蕩對弧長的反饋，為電弧聲的特征提供了方向.武傳松等人[5]對脈沖TIG焊熔池行為進(jìn)行了數(shù)值模擬研究，對脈沖電流對熔池流場、熱場以及熔池
