相关焊接焊缝变形的测量研究

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1、２０１６年２月机床与液压Ｆｅｂ?２０１６第４４卷第４期ＭＡＣＨＩＮＥＴＯＯＬ＆ＨＹＤＲＡＵＬＩＣＳＶｏｌ?４４Ｎｏ?４ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ?ｉｓｓｎ?１００１－３８８１?２０１６?０４?０４２焊接焊缝变形的测量研究１１２陈参，万里瑞，郭楠（１?河南广播电视大学，河南郑州４５００４６；２?西安交通大学，陕西西安７１００４９）摘要：针对目前无法采用先进的测量手段获取精确的焊接焊缝变形规律，使得焊接矫正工艺往往不能达到预期效果，提出一种非接触在线全场测量焊接焊缝变形的方法。基于数字图像相关技术，结合传统氩弧焊焊接工艺，对焊缝关键点进行全程跟踪测量并获取变形规

2、律。此方法对焊接变形机制研究提供依据，提供焊接矫正方法思路，对焊接工艺具有重要的指导意义。关键词：焊缝；数字图像；氩弧焊；变形测量中图分类号：Ｐ３９１?４文献标志码：Ｂ文章编号：１００１－３８８１（２０１６）４－１３７－２ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｏｆＷｅｌｄｉｎｇＬｉｎｅＤｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ１１２ＣＨＥＮＣａｎ，ＷＡＮＬｉｒｕｉ，ＧＵＯＮａｎ（１?ＨｅｎａｎＲａｄｉｏ＆ＴｅｌｅｖｉｓｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＺｈｅｎｇｚｈｏｕＨｅｎａｎ４５００４６，Ｃｈｉｎａ；２?Ｘｉ’ａｎＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ’ａｎＳｈａａｎｘ

3、ｉ７１００４９，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｅｌｄｉｎｇｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓｏｆｔｅｎｃａｎｎｏｔａｃｈｉｅｖｅｄｅｓｉｒｅｄｒｅｓｕｌｔｓｂｅｃａｕｓｅａｄｖａｎｃｅｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｃａｎｎｏｔｂｅｕｓｅｄｔｏｏｂｔａｉｎａｃｃｕｒａｔｅｗｅｌｄｉｎｇｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｏｆｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｓｈｅｅｔ，ｅｓｐｅｃｉａｌｌｙｉｎｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅ．Ａｎｏｎｌｉｎｅｆｕｌｌ⁃ｆｉｅｌｄｎｏｎ⁃ｃｏｎｔａｃｔｍｅａｓｕｒｅ⁃ｍｅｎｔｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｅｓｅｎｔｅｄｔｏｍｅａｓｕｒｅｗｅｌｄｉｎｇｄｉｓｔｏｒ

4、ｔｉｏｎａｒｏｕｎｄｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅ．ＣｏｍｂｉｎｉｎｇｗｉｔｈｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌＴＩＧｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｗａｓｇｏｔｔｅｎｏｆｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｌａｗｔｈｏｕｇｈｔｒａｃｋｉｎｇｋｅｙｐｏｉｎｔｓｂａｓｅｄｏｎｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄｏｆｍｅａｓｕｒｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｐｒｏｖｉｄｅｓｉｄｅａｓｆｏｒｒｅｖｅａｌｉｎｇｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｓａｎｄｇｅｔｔｉｎｇｗｅｌｄｉｎｇｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄ．Ｉ

5、ｔｈａｓｉｍｐｏｒｔａｎｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｆｏｒｔｈｅｗｅｌｄｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｗｅｌｄｉｎｇｌｉｎｅ；Ｄｉｇｉｔａｌｉｍａｇｅ；Ａｒｇｏｎａｒｃｗｅｌｄｉｎｇ；Ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ航空航天、汽车、轮船等制造行业正向着低碳环接变形，实时跟踪焊缝处的变形状态，获取焊缝关键保、轻量化、经济型的方向发展，焊接工艺在此发展点的变形曲线，进而揭示变形规律。［１－２］方向中的应用非常广泛。焊接变形是焊接工艺中１数字图像相关技术经常发生的缺陷，极大地影响了焊接结构件的设计制数字图像相关技术是计算机、机械、材料、光学造精

6、度。而目前国内外对关于焊接变形的研究主要是等多学科相结合的一种非接触测量方法，它将物体表［３－４］采用有限元数值模拟的方法对焊接变形进行预面的随机散斑作为变形信息载体，在内外载荷下散斑测，采用开孔法等对产生变形的焊接残余应力进行测发生变形，从而获取全场位移和应变的实验力学方［５－７］量以及采用经验法对焊接变形矫正方法进行研法。其核心是对变形前后的散斑图像进行相关性计［８－９］究，关于焊接实时测量变形的实验测量方法相关算，以相关系数衡量相关程度，在相关系数范围内的研究文献较少。其主要原因有：（１）板料焊接时常变形点即为与参考点相匹配的点。数字图像相关法通发生屈

7、曲变形，此塑性变形不可避免且极其复杂，使过求取相关系数的极值来完成变形图像与参考图像的得变形规律无法准确预测；（２）焊缝区在电弧经过匹配，通过坐标相减得到相应的变形位移。时温度从室温瞬间升高至１２００℃以上，温度变化数字图像相关法的原理如图１所示，取以待匹配大、速度快，传统的接触式测量根本无法满足需求，点Ｐ（ｘ，ｙ）为中心的参考图像子区，通过整像素与焊接时弧光产生的高亮度使得基于非接触测量的焊缝亚像素搜索方法及映射函数，并按照已定义的相关系区变形测量也比较困难。为了高效、高精度测量焊接数进行相关性计算，找到与参考图像相对应的变形图过程中焊缝处及焊缝区变形，提

8、出一种基于数字图像像子区，可求得变形图像子区中与Ｐ（