微间隙焊缝磁光成像卡尔曼滤波跟踪算法

来源：机械工程学报杂志2016年第4期北京时间：

作者：高向东, 莫玲, 萧振林, 陈晓辉

单位：1. 广东工业大学机电工程学院 广州 510006; 2. 广州番禺高勋染整设备制造有限公司 广州 511400

摘要：在激光对接焊过程中,实时控制激光束准确对中焊缝是保证焊接质量的前提。针对紧密对接激光焊,研究一种用于微间隙(不大于0.1 mm)焊缝位置识别及跟踪的磁光成像卡尔曼滤波算法。采用磁光传感器实时获取焊接区域的微间隙焊缝磁光图像序列,利用微间隙焊缝磁光图像的灰度梯度特征提取焊缝位置坐标。以焊缝位置及位移量构成状态矢量,建立描述焊缝位置的状态方程和测量方程。同时,假设系统动态噪声和测量噪声为零均值随机分布的高斯白噪声,建立噪声环境下的卡尔曼滤波跟踪算法,计算最小均方差条件下焊缝中心最优预测值,减小系统噪声和过程噪声对焊缝位置测量的影响。试验结果显示,该方法能有效实现激光对接焊微间隙焊缝位置的识别与跟踪。

关键词：磁光图像,跟踪,卡尔曼滤波,微间隙焊缝；

基金资助：国家自然科学基金(51175095)、广东省学科建设科技创新(2013 KJCX0063)、广东省重大科技专项(2014B090921008)、广州市科学研究专项(1563000554)、广东省自然科学基金(10251009001000001)、广东省协同创新与平台环境建设专项(503149102077)和佛山市科技创新专项资金(2014AG10015)资助项目