TIG焊背面熔宽的神经网络模糊控制

TIG(TungstenInertGas)焊接过程是一个高度非线性、强耦合、时变的系统 ,针对这一特点 ,本文设计了单层神经网络模糊控制器 ,给出了学习算法。该控制器可以自动学习模糊控制规则 ,并随系统的变化自动调节模糊控制规则。采用普通CCD(ChargedCoupleDevice)摄像机拍摄熔池的正面图像 ,提取出熔池正面几何参数 ,利用熔池正面几何参数与背面熔宽的关系模型 ,对背面熔宽进行实时控制。仿真及试验结果表明 。

TIG焊接熔透信息的提取

提出了建立熔池正面信息与背面熔宽的关系模型的新方法 ,由神经网络训练均方根误差确定模型的输入节点及隐层单元个数 ,并根据这种方法建立了正面熔池几何形状参数与背面熔宽的关系模型 ,非训练样本校验结果表明 ,该模型具有较高的精度。

TIG焊接熔池形状参数的视觉检测

在分析ＴＩＧ焊接电弧光谱的基础上，设计出复合滤光镜头，与普通ＣＣＤ摄像机组成视觉传感器，从试件正面观测熔地图像．焊接过程中根据电流大小通过软件调整采集图像亮度，得到了比较清晰的ＴＩＧ焊接熔化图像．利用自行开发的图像处理算法，检测出了熔池正面的形状参数．该算法处理一幅图像用时不超过 ７０ ｍｓ；满足实时检测的需要．

Image processing of weld pool and keyhole in Nd:YAG laser welding of stainless steel based on visual sensing

In order to obtain good welding quality, it is necessary to apply quality control because there are many influencing factors in laser welding process. The key to realize welding quality control is to obtain the quality information. Abundant weld quality information is contained in weld pool and keyhole. Aiming at Nd：YAG laser welding of stainless steel, a coaxial visual sensing system was constructed. The images of weld pool and keyhole were obtained. Based on the gray character of weld pool and keyhole in images, an image processing algorithm was designed. The search start point and search criteria of weld pool and keyhole edge were determined respectively.

基于视觉的MAG焊接熔池的标定

焊接熔池几何尺寸能够在一定程度上反映熔透信息,准确可靠的检测出熔池几何尺寸,对于实现熔透控制具有重要的意义.在MAG(metalactivegas)焊中,由于熔敷金属在试件表面堆积,使熔池表面与试件上表面形成一定的倾角,导致基于视觉传感器检测到的熔池长度尺寸出现了误差.文中分析了产生误差的原因,给出了修正误差的方法,并从熔池侧面测量了熔池表面的倾角.根据测量得到的数据,对从熔池正前方检测到的熔池长度尺寸进行了修正,得到了较准确的熔池长度.

GMAW根部间隙及焊枪对中信息的视觉检测

焊缝跟踪是焊接质量控制的一个重要内容。采用普通CCD摄像机配合窄带复合滤光器,拍摄出了GMAW根部间隙图像,根据对图像中根部间隙的特征分析,设计了图像处理算法,提取出了根部间隙边缘,获得了根部间隙的大小和焊枪对中信息,为下一步实现GMAW的焊缝跟踪奠定了基础。

熔池图像传感与几何参数检测

针对脉冲 Ｔ Ｉ Ｇ 焊， 设计了能够控制焊接参数并在特殊时刻能发出采样信号的焊接控制单元。所设计的系统将特殊采样时序与窄带滤光器相结合， 能够从试件正面采集到比较清晰的熔池区图像。在分析熔池区图像特征的基础上，开发了图像处理程序， 该程序能够检测出熔池的主要几何参数。

脉冲TIG焊接熔池几何参数的视觉检测

介绍了作者自行研制的脉冲 TIG(Tungsten Inert Gas)焊接熔池几何参数计算机视觉检测系统 .该系统从硬件上将特殊采样时序与复合滤光措施相结合 ,减小电弧光的干扰 ,从软件上针对熔池区图像的特点 ,利用快速有效的处理算法 ,能够从正面实时检测出熔池重要几何参数 ,如熔池的最大宽度、半长、后部面积、后拖角等 ,为下一步焊接过程实时控制打下了良好基础 .

基于视觉的激光深熔焊熔池检测及图像处理

针对不锈钢材料Nd:YAG固体激光深熔焊接,在充分分析熔池辐射光谱特征的基础上,并考虑同轴检测的技术特点,设计了熔池辐射光和YAG激光的传输与分离机构,优选了合适的半透半反镜片、窄带滤光片、中性减光片和变焦镜头等光路系统组件,成功构建了面向Nd:YAG激光深熔焊接的同轴视觉检测系统,获得了清晰的熔池区图像.针对拍摄到的熔池区图像,设计了高斯函数滤波、边缘增强算子、边界跟踪算法等图像处理算法,确定了搜索起始点和搜索准则,较好地提取出熔池边缘,为下一步实现激光深熔焊的焊接质量在线实时监测与控制奠定了基础.

浅谈电力设备智能化

从中国开展坚强智能电网建设角度出发,探讨了电力设备向智能化发展的趋势。而相对于常规设备,智能设备应具备"可视化、信息化、自动化、互动化"等特点。据此,笔者分析了中国发展智能设备的可能性,介绍了智能设备的技术要求。并结合全寿命周期设计理念,阐述了智能设备的内涵和特点,指出其在工程设计应用中需要关注的问题。

TiN粒子在焊接热循环过程中的溶解、粗化及再析出行为

采用萃取复型技术 ,对经受焊接热循环不同阶段的试样进行研究 ,分析了TiN粒子在焊接热循环不同阶段的溶解、粗化及再析出行为。结果表明 ,在焊接热循环加热过程的低温阶段 (12 0 0℃以下 ) ,粒子的溶解以粒子的尺寸减小为主要特征 ,粒子数量变化不大。在焊接热循环加热过程的高温阶段 (12 0 0～ 135 0℃ ) ,大量小尺寸粒子消失 ,粒子平均尺寸显著增大。研究发现 ,TiN粒子的溶解存在很大的滞后效应 ,在冷却过程的高温阶段 (135 0～ 130 0℃ ) ,粒子仍继续溶解 ;在冷却过程的低温阶段 (130 0℃以下 ) ,固溶状态的Ti与N结合并沉淀到残留的TiN粒子上 ,使粒子粗化。在焊接热循环过程中 。

焊接熔池正面几何参数和背面熔宽的数据提取方法

不论熔透控制还是焊缝跟踪 ,都需要实时或离线提取焊接熔池正面或反面的几何参数 .在小电流脉冲 TIG焊接试验条件下 ,为了获得训练焊缝熔透神经网络模型的大量数据 ,提出了一套方法 ,包括用于实时提取焊接熔池正面几何参数的算法和离线提取焊缝背面熔宽的摄影测量法 ,并采用 C+ +语言开发了相应的软件 .试验证明 。

大型圆柱形壳体上圆形焊缝的焊接变形

应用模型试验和数值分析研究了大型圆形壳体上圆形焊缝对法兰平面度的影响。研究表明：圆柱形壳体与法兰对接的圆形焊缝引起法兰平面的外侧倾斜，小圆柱壳体与大容器相贯的圆形焊缝对法兰平面的倾斜没有显著影响，在圆周方向上法兰局部下凹；并用有限元分析实际圆柱形壳体与法兰对接时，由于纵向收缩引起法兰外倾的斜率，其结果与模型试验分析的相吻合。

GMAW短路过渡焊接熔池的视觉检测

针对GMAW短路过渡焊接过程的熔池视觉检测,采用普通工业CCD摄像机,通过光谱分析选择窄带复合滤光器。设置了CCD摄像机曝光时间,分析短路过渡电压波形,确定了CCD摄像机采集时刻并设计了短路检测及CCD摄像机外触发电路,准确地将CCD摄像机的曝光时刻定位于短路过渡阶段。提出了正前方小角度和正后方大角度的图像采集方式。结果表明,采用以上图像采集方案,利用普通工业CCD摄像机可拍摄到连续清晰且不失真的熔池图像。并设计了图像处理算法,提取出完整的熔池边缘。

高速GMAW驼峰焊道的产生机理与抑制技术

GMAW焊接速度高于一定的临界值时,会出现驼峰焊道成形缺陷。采取低成本、可行和有效的工艺措施,对GMAW焊接工艺做出高效化改进,在保证焊接质量的前提下提高GMAW的焊接速度,成为当今研究的热点之一。近年来,国内外焊接科技人员针对高速GMAW驼峰焊道的形成机制、抑制驼峰焊道的技术措施,以及传统GMAW工艺的高效化改进等方面开展了大量的研发工作。文中对此加以归纳和评述,提出该领域仍存在的问题以及进一步的发展动向。

外加磁场对高速GMAW电弧和熔池行为的主动调控效应

在熔化极气体保护焊(Gas metal arc welding,GMAW)过程中,当焊接速度超过临界值后,焊缝成形变差,出现咬边和驼峰焊道,无法满足生产要求。研究证明,熔池中动量很大的后向液体流是产生驼峰焊道的主要原因。自主研发外加磁场发生装置,向熔池施加横向电磁力,对后向液体流进行主动干预,并调控熔池流态,从而抑制驼峰焊道的形成。在Q235低碳钢板上开展焊接工艺试验,获得了不同磁感应强度下的焊缝表面成形;采用高速摄像技术,拍摄焊接过程中的电弧和熔池图像,分析外加磁场对电弧形态、熔池流场和焊缝成形的影响规律,初步揭示外加磁场抑制驼峰焊道的机理。试验结果表明,外加横向磁场能明显调控熔池流态,减小后向液体流的动量,并能有效抑制驼峰焊道和咬边等缺陷,显著改善焊缝成形,提高临界焊接速度。

连续电流TIG焊熔池图像的低成本自动化检测

改进了普通CCD摄像机镜头 ,使物距、放大倍数的调节范围进一步扩大。通过试验和统计的方法 ,调整物距、光圈、快门等光学参数 ,增大景深 ,提高对比度 ,拍摄出了分辨率较高的熔池图像。对大量的焊接熔池图像进行了分析 ,根据图像的特点 ,设计出不需要滤波的图像边缘检测算法 ,检测出了连续电流TIG焊接熔池的整个边缘。与激光频闪视觉检测仪拍摄的熔池图像进行了对比 。

圆柱壳体与法兰对接环形焊缝的焊接变形规律研究

利用模型试验研究了大型圆柱形壳体与法兰对接环形焊缝的焊接变形。结果表明，圆柱形壳体与法兰对接环形焊缝将引起壳体的径向变形及法兰平面度的变化；实际真空容器壳体的径向变形与模型试验壳体的径向变形相近，而环缝引起法兰平面外倾的斜率比模型试验法兰平面外倾的斜率小一个数量级。角变形对法兰平面度没有明显影响。

熔滴热焓量分布模式对熔池流场的影响

通过对熔滴过渡过程的能量和动量分析，建立了熔滴热焓量在表面变形熔池内部的分布模式，以此为基础采用数值模拟技术研究了熔滴过渡类型和表面活性元素对MIG焊接熔池流场的影响，揭示了溶液过渡类型和表面活性元素与HIG焊接熔池流场的相互影响规律。

电弧焊接工艺高效化改型的研发进展

对常规的电弧焊接工艺与设备进行高效化改型,有利于实现低成本、易操作的优质高效焊接,对提升制造业焊接技术水平有重要意义。近年来,美、德、日等国推出了TIG、MIG/MAG、PAW等电弧焊接工艺的各类高效化改型技术与设备。文中将首先对这方面的情况进行评述,介绍TIP TIG、TOP TIG、Ultra TIG、CFTIG、ColdArc、RMD、CBT、ColdMIG、TIG-MIG hybrid等改型焊接新工艺的原理与应用。介绍了作者课题组自主研发的受控脉冲穿孔等离子弧焊接新工艺。