基于激光散斑图像的焊接缺陷的识别研究

摘要

激光焊接的过程中，会产生不完全焊接，孔隙，裂缝等缺陷，这些缺陷如果没有被检测出来会造成非常大的影响，因此需要针对焊接窄缝进行缺陷检测。可是传统的检测方式针对这种焊接方式不是特别的适用，因此需要一种新型的检测方式来对激光焊接的过程进行监测。
　　激光散斑图像测量法(LSP: Laser speckle photometry)是一种新型的、非接触、快速的光学无损检测方法。它的原理是通过观察和分析热能传过物体或应力拉伸时所引起的物体表面的动态散斑变化来对检测物体进行监测。当热能在传播中或应力拉伸过程中，物体的表面会由于原子细微的变化产生一个肉眼不可见的微小变化，这是由于物体各个局部不同程度的热/机械膨胀引起的。这个微小的变化会使得激光散斑在时间轴上发生变化，也可以说激光散斑的动态变化受到热/机械膨胀的影响。通常情况下这个微小的变化是有规律可循的，但是如果在待检样本的近表面有缺陷，那么这个变化将会无规律，这种无规律的现象是由于缺陷使得样本在局部有着不同于其他地方的热/机械扩张，因而导致了这种不同寻常的现象。在分析视频后，通过记录激光散斑的运动变化，缺陷可以被检出来。通过使用一种特殊的相关函数将散斑强度的变化和局部时间域的空间梯度进行连接，这是激光散斑图像测量法技术原理。
　　在目前的工作中，我们的目标是通过激光散斑图像测量法对于在激光焊接过程中产生的缺陷进行检测。在本文中，第1章介绍了这项工作的目的。第2章介绍了与激光散斑图像测量法及相关技术的发展现状，重点介绍了激光散斑和激光散斑图像测量法的原理。第3章中阐明了当前工作的目标和范围。第4、5、6章对整个实验过程进行详细的描述，给出了实验结果，得到了实验结果，最后对实验的结果进行了分析。
　　本文提出了针对激光焊接检测的新方法，将激光散斑图像测量法与多重激光焊接技术进行结合，通过理论的论证，在大量实验后，证明了检测方法的可行性，将激光散斑图像测量法应用到了新的领域。改进了激光散斑图像测量法的算法，把激光散斑图像测量法从静态测量引到动态测量，通过实验证明了新算法的可行性，从旧算法的不能检测到新算法的可以检测。
　　在目前的研究阶段，通过大量的实验，对整个实验装置进行调整，对实验数据进行分析，证明了激光散斑图像测量法可以对激光焊接的过程进行监测，同时对缺陷进行识别与检测。目前可以通过激光散斑图像测量法可以识别出焊接过程中产生的缺乏融合缺陷和细孔缺陷。

目录

声明

摘要

Abstract

CONTENT

Figures

1．Introduction

1．1．Background of Non-destructive Testing

1．2．Advantages of optical NDT techniques

1．3．Research priorities of current work

2．State of the art

2．1．Review of optical NDT techniques

2．2．Theory of speckle phenomena

2．2．1． Speckle pattern

2．2．2． Subjective speckle size

2．2．3．Objective speckles

2．2．4．Near-field speckles and far-field speckles

2．3．Statistical Intensity

2．4．Dynamic speckle

2．5．Laser Speckle Photometry introduction

2．5．1．Variogram function

2．5．2．Fast Fourier Transform

2．6．Welding process and related parameters

2．7．Thermal Expansion

3．Objective and Scope

3．1．Objective

3．2．scope

4．Experimental Details

4．1．Sample description

4．2．Type of defect

4．3．Lab Experimental Setup

4．4．On-line experimental setup

4．4．1．Measurement directly on welding process

4．4．2．Measurement 90° from welding process

4．5．Algorithm of video evaluation

5．Results and discussion

6．Conclusion and outlook

6．1．Conclusion

6．2．Outlook

Acknowledgment

Reference

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果