焊接缺陷磁光成像特征分析与探伤方法研究

摘要

焊接技术是工业制造的基础。在焊接过程中，由于受焊接现场各种干扰因素的影响，如激光功率、焊接速度、离焦量、氩气流量、高温高压以及工件表面状况等，焊接过程会出现不稳定状态，进而产生焊接缺陷，直接影响焊接质量。
　　为保证连接材料的安全可靠且不影响被检测对象的试验性能，需采用相应的无损检测技术通过不损伤被检查材料的方式，对焊接材料的状态进行无损的检测，及时检测缺陷，杜绝潜在的危害。但常规的无损检测方法存在着一定的限制和不足，因此，探索一种基于磁光检测的新方法，用于焊接缺陷的无损检测。
　　论文采用磁光成像无损检测焊接工件缺陷方法，结合法拉第电磁感应原理，法拉第磁致旋光效应，布儒斯特定律以及计算机机器视觉，研究偏振光发生光源，偏振光光路设计和磁光激励方式的控制参数。利用励磁场磁化焊接工件，采用检偏器检测因磁场分量在焊接缺陷位置发生变化产生的偏振光旋转变化，得到明暗变化的磁光图像。
　　在实际焊接缺陷检测过程中，由于受到磁场强度变化和各种其他噪声的影响，采集到的磁光图像仍然会存在退化问题，清晰度较差，识别度降低，难于对焊接工件缺陷磁光图像进行透彻的分析。因此根据磁光感应成像的检测环境特点，以工件焊接缺陷为检测对象，研究焊接缺陷磁光图像的恢复算法。试验通过分析焊接工件缺陷磁光图像的特征，利用模糊集合论原理，采用改进的连续模糊增强算法提高区分度，以高强钢为检测对象，研究其表面裂纹磁光成像不均、裂纹和熔融区区分度低的不足。利用自适应快速边缘检测算法提取焊接裂纹图像的纹理特征。提取裂纹磁光图像边缘特征，提高焊接裂纹柃测跟踪过程的准确性。
　　论文采用图像处理算法对焊缝磁光图像进行特征识别并估计最优尺度，根据分类算法对提取的焊接缺陷特征进行分析和训练，构建焊接缺陷特征量并对焊接材料表面缺陷磁光图像进行自动识别。试验结果表明，运用磁光成像方法可以获取焊接材料焊接缺陷特征，并通过图像分形维数分析可识别焊缝缺陷的位置、形状和类别，同时探索了通过主成分分析方法提取焊接缺陷特征以及利用支持向量机进行焊接材料的缺陷磁光成像识别对提高分类精确度的有效性。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 无损检测技术研究方法分类

1．2．1 传统无损检测方法

1．2．2 新兴电磁无损检测法

1．2．3 无损检测方法对比

1．3 国内外研究现状

1．3．1 磁光成像检测研究现状

1．3．2 图像处理研究现状

1．4 选题意义及主要研究内容

1．4．1 课题选题意义

1．4．2 课题主要研究内容

第二章 磁光成像检测试验系统设计

2．1 检测对象与设备

2．1．1 主要检测对象

2．1．2 主要设备

2．2 激光焊接机

2．3 运动控制平台

2．4 磁光传感器

2．5 其他硬件

2．6 本章小结

第三章 焊接缺陷磁光成像特征分析

3．1 磁光效应分析

3．2 磁光成像系统分析

3．3 焊接缺陷磁光成像

3．4 焊接缺陷磁光成像分析

3．4．1 磁光成像检测原理分析

3．4．2 磁光成像磁感应强度分析

3．4．3 焊接缺陷磁光成像特征分析

3．5 本章小结

第四章 焊接缺陷磁光图像处理

4．1 试验方案

4．2 磁光图像增强恢复

4．3 磁光缺陷图像质量评价

4．4 本章小结

第五章 焊接缺陷磁光成像识别探伤检测

5．1 试验方案

5．2 缺陷磁光图像分形维数特征提取

5．3 主成分分析

5．4 支持向量机分类

5．5 磁光图像分类参数优化分析

5．6 本章小结

总结与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢

附录