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小波分析在焊接过程控制及缺陷无损检测中的应用

发布日期:2012-02-11 文章作者:何丽君 文章来源:焊接文摘 浏览次数:3908次

摘要:小波分析是在傅里叶变换的基础上发展起来的一种时频分析方法,该方法具有良好的时频局部分析特性和多尺度分析特性,适合于非平稳信号的处理。由于能够有效解决干扰条件下焊接过程特征信息及焊缝缺陷信息提取的问题,目前小波分析作为一种信号及图像处理方法,已经广泛应用于焊接领域。文中从焊接过程控制及焊接缺陷无损检测两个方面阐述小波分析在国内焊接领域中的应用情况,并对其发展进行了展望。

关键词:小波分析;焊接;信号处理;图像处理

中图分类号:TG 115. 28

Application of wavelet analysis in fields of welding process control and weld

defect non-destructive testing

He Lijun

( Harbin Welding Institute, Harbin 150080, China)

Abstract: Wavelet analysis is a time-frequency analysis method developed based on the Fourier transform. It can well deal with non-stationary signals because of the excellent time-frequency and multi-scaling analysis characteristics.  Characteristic information during welding and defect information in the weld can be effectively extracted under the interference noise and unstable conditions,and so the technique has been widely applied in the welding field at present.

The application of wavelet analysis in the field of do-mestic welding is described by focusing on the two aspects of welding process control and weld defect detection. At last, the per-spective of the technique is outlined.

Key words: wavelet analvsis; welding; signal processing; image processing

0前言

 小波变换是一种窗口大小固定但其形状可改变,且时间窗和频率窗均可改变的时频局域化分析方法,即在低频部分具有较高的频率分辨率和较低的时间分辨率,在高频部分具有较高的时间分辨率和较低的频率分辨率,所以被誉为数学显微镜。作为一种先进的信号分析和处理技术,小波分析在科学技术和工程界引起了越来越多的关注和重视,并随着在图像处理及信号处理等领域中的广泛应用,其相关理论和方法取得了快速的发展。

 小波变换可以获得信号的多分辨率描述,这种描述符合人类观察世界的一般规律。随着焊接技术的不断发展,焊接过程控制及焊接缺陷检测对数字化和自动化水平要求越来越高。

为了适应这一需求,先进数字信号处理及图像处理技术在现代焊接及焊接质量检测中应用的日益广泛:小波变换技术是信号及图像分析的有力工具,其在焊接的发展过程中发挥了重要作用:本文从焊接过程控制及焊接缺陷检测两个方面阐述小波分析在国内焊接领域中的应用情况,并对该方法的发展进行了展望。

 1  小波分析在焊接过程控制电信号分析中的应用

 小波分析在焊接过程控制中的应用集中体现在如下几个方面:弧焊过程有效电信号的处理、焊接过程基 于视觉信号图像处理的焊缝跟踪、熔池图像处理等。

  1.1  弧焊过程电信号的噪声抑制及获取焊接过程的复杂性和微观熔滴过渡过程的随机性,使得对弧焊电源及其焊接过程的分析和评定成为一个难以有效解决的课题。在焊接过程中,尤其是在 C02气体保护焊过程中,其短路过渡脉冲对电弧传感器信号处理存在较大的干扰,因此在有效获取弧焊过程电信号时,离不开相应的信号处理方法。在焊接电信号去噪及提取方面,小波阈值法及小波模极大值法得到了广泛的应用。薛家祥等【1】:采用小波软阈值法信号消噪方法对实测弧焊过程电信号的消噪处理,对比了低通滤波、粗糙小波和小波软阈值消噪法。研究表明小波软阈值法可以在消去信号噪声的同时,较好地保持信号的突变部分不失真,从而改善信号中特征信息的提取效果。张晓囡等【2】基于信号的奇异性检测及其与小波变换模极大值关系的理论,针对熔滴短路过渡的

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