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《基于數(shù)據(jù)融合的激光焊接實時監(jiān)測系統(tǒng)研究》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、華中科技大學(xué)碩士學(xué)位論文基于數(shù)據(jù)融合的激光焊接實時監(jiān)測系統(tǒng)研究姓名:彭齊治申請學(xué)位級別:碩士專業(yè):檢測技術(shù)與自動化裝置指導(dǎo)教師:張樸20060508摘要激光焊接過程的實時監(jiān)測對保證焊接質(zhì)量具有重大意義。多傳感器系統(tǒng)的引入,可以有效克服激光焊接過程的復(fù)雜性給焊接過程實時監(jiān)測所帶來的檢測對象多、信息容量大等困難,是目前國內(nèi)外專家學(xué)者的研究方向之一。本課題根據(jù)激光焊接過程的特點將多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)應(yīng)用于激光焊接過程實時監(jiān)測系統(tǒng)的研究中,并且以虛擬檢測系統(tǒng)的方式采用軟件化的方法實現(xiàn)監(jiān)測系統(tǒng)中特征信號的提取和融合。本文首先說明了激光焊接過程監(jiān)測中檢測對象的特點,并以此為依據(jù)選擇
2、了紫藍光傳感器、紅外傳感器以及聲波傳感器來采集與焊接過程密切相關(guān)的特征信號。通過對這幾種傳感器信號調(diào)理電路的優(yōu)化,設(shè)計了一套適應(yīng)性好、易于擴充的通用多傳感器系統(tǒng)硬件平臺,在此基礎(chǔ)上提出了適合本系統(tǒng)的帶有參數(shù)反饋機制的多傳感器數(shù)據(jù)融合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。傳感器系統(tǒng)采集到的原始數(shù)據(jù)經(jīng)過硬件平臺的處理被采集到計算機中,通過濾波器陣列算法對這些數(shù)據(jù)進行特征提取,將研究對象從數(shù)據(jù)空間映射到特征空間中,這樣就將數(shù)據(jù)融合問題轉(zhuǎn)換為模式識別中的數(shù)據(jù)分類問題。文中使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法對這些信號特征進行數(shù)據(jù)融合,較好地完成了系統(tǒng)預(yù)先設(shè)計的功能。為了進一步解決實際應(yīng)用中可能遇到的樣本集合偏小的問題,引入了
3、支持向量機(SVM)這種比較新穎的基于統(tǒng)計學(xué)習(xí)理論的機器學(xué)習(xí)方法。最后通過實驗數(shù)據(jù)分析對比了支持向量機和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在小樣本的學(xué)習(xí)問題上的性能。本課題設(shè)計的激光焊接實時監(jiān)測系統(tǒng)已成功地應(yīng)用于某重點實驗室的激光焊接設(shè)備上。經(jīng)過實際的焊接試驗發(fā)現(xiàn),如果僅選取單個傳感器數(shù)據(jù)進行焊接過程缺陷識別,則激光焊接監(jiān)測系統(tǒng)很難正確的區(qū)分焊接過程中出現(xiàn)的熔透和未熔透狀態(tài)。在使用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)后,整個系統(tǒng)對焊接質(zhì)量缺陷判斷的正確率有了較大的提高,并且隨著傳感器信號特征空間維數(shù)的增加,數(shù)據(jù)融合結(jié)果的正確率也隨之提高。研究工作表明,采用多傳感器數(shù)據(jù)融合技術(shù)能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性,數(shù)據(jù)融
4、合技術(shù)在實時監(jiān)測中的應(yīng)用是保證焊接質(zhì)量的一種有效方法。關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)融合支持向量機神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)虛擬儀器激光焊接IAbstractThetechnologyofreal-timemonitoroflaserweldingprocesswasextremelynecessaryfortheguaranteeingofweldingquality.Introducingthemulti-sensorsystemcansolvetheproblems,suchasmanytargetsneededtobedetectedandmuchinformationneededtobegot,
5、whichwerebroughtbythecomplexityoflaserweldingprocess.Inthisresearch,multi-sensordatafusiontechnologywasappliedinreal-timemonitoringsystemforlaserweldingprocessduetothecharacteristicsoflaserweldingprocess.Thefunctionsoffeatureextractanddatafusionofmonitoringsystemwereimplementedbyvirtuali
6、nstrumenttechnology.Atfirst,thecharacteristicsofdetectingtargetsinlaserweldingwerepresented.Theultraviolet,infraredandacousticemissionsensorswereusedforacquisitionofthefeaturesignalsintheprocessoflaserwelding.Throughtheoptimizationofsignalprocessingcircuitofmulti-sensorsystem,anextensibl
7、e,flexibleandall-purposemulti-sensorhardwareplatformwasdeveloped.Onthebasis,aframeworkofmulti-sensordatafusionsystemwithparametersfeedbackwasproposed.Theserawsignalsbeingacquiredbymulti-sensorsystemweresenttocomputer,inwhichthefeaturesofsignalswereextractedbyalgorithmofdi