焊接作为一种高效、低成本的加工工艺,在制造业中有着举足轻重的地位。然而由于焊接过程比较恶劣并存在较多不可控因素,极易出现焊接缺陷,影响产品的正常使用。为防止这些焊接缺陷导致不确定的安全事故,需要对焊缝处进行无损检测,常用的无损检测技术有射线检测、超声检测、磁粉检测、涡流检测和渗透检测,以上检测方法均有各自的优势以及一定的局限性。本文基于法拉第效应,改进一种新型的焊接缺陷磁光成像无损检测技术,能够实现对焊接试样表面及亚表面微小缺陷的检测,其优势在于能够将焊接缺陷信息直接转换为三通道图像信息,并具有较高的灵敏度和精确度。本课题根据漏磁场分布规律和法拉第效应,研究一种新型焊接缺陷磁光成像检测方法。首先,分析常见的焊接缺陷形成机理,并通过电阻焊、激光焊和非熔化极惰性气体保护电弧焊三种焊接工艺获取大量的待检测试验样本。然后,搭建焊接缺陷磁光成像检测平台,其中包括磁光成像运控平台、磁光成像传感器、励磁装置、待测焊件、磁光成像采集系统以及夹具等,并讲述恒定磁场、交变磁场和旋转磁场三种励磁装置,研究不同励磁源下焊接缺陷磁光成像的不同特征,总结出它们各自的优缺点及使用范围,其中恒定励磁磁光成像效果更加稳定,交变励磁能够检测更深处缺陷信息,旋转磁场可以激励出焊接缺陷不同方向的漏磁场,能够获取更加全面的缺陷信息。其次,采用焊接缺陷磁光成像卷积神经网络识别方法,构建深层卷积预测模型,研究不同模型结构参数对训练结果的影响,当第一层卷积核尺寸选择7×7和采用Relu激活函数可以使预测模型达到最佳效果,焊接缺陷磁光成像平均训练准确率为98.61%,凹坑、裂纹、未焊透、未熔合、无缺陷五种焊接试样平均预测准确率为93.36%。然后,分析有限元磁场仿真理论,利用Maxwell仿真软件建立焊接缺陷三维有限元磁场模型,研究焊接缺陷漏磁场分布规律,其步骤包括建立三维仿真模型、加载激励与设置边界条件、网格划分以及设置求解条件参数,仿真试验结果表明,漏磁场磁感应强度极值点对应焊接缺陷两侧壁,磁感应强度为零的点可视为缺陷中心,距离中心点越远磁场应强度越大,场强变化梯度越大处越接近Y轴方向中心点。最后,结合焊接缺陷漏磁场磁感应强度分布规律和磁光成像原理,设计焊接缺陷三维轮廓重构思路,通过阈值分割、高斯滤波以及膨胀腐蚀等图像处理提取焊接缺陷二维平面轮廓,并建立梯度/偏差与缺陷深度信息的关系,最终完成焊接缺陷磁光成像三维轮廓重构,形貌上与激光扫描共聚焦显微镜所获取的实际轮廓信息相符合。