钨极氩弧焊焊缝熔宽模糊控制系统设计

设计了一种焊接质量参数自调整模糊与积分的混合控制器，并用ＣＣＤ摄像机正面拍摄熔池图象的计算机视觉传感方法对焊缝熔宽进行实时控制。试验表明，该系统具有良好的控制特性，能获得较满意的控制效果。

铝合金脉冲MIG焊熔宽动态过程的视觉传感辨识

针对铝合金脉冲MIG焊过程,建立了熔池图像检测视觉系统,利用形态学方法去除了图像信号中的噪声、阴极雾化区等影响熔池特征提取的部分,获得了满意的熔池边缘图像,可以对熔池形状信息进行动态检测.在此基础上,设计了阶跃响应实验,利用曲线拟合法对基值电流、送丝速度、脉冲电流占空比与熔宽的模型分别进行了辨识,分析了基值电流、送丝速度和脉冲电流占空比对熔宽的影响规律,为铝合金脉冲MIG焊过程控制提供了理论依据.

CO_2激光焊接TA15熔池红外光辐射信号与焊接参数的关系

以TA15钛合金为研究对象,采用自行研制的红外光辐射信号监测系统,研究了在激光焊接过程中红外光辐射信号的特征以及焊接热输入与熔池红外光辐射信号和焊缝熔宽的关系.结果表明,对于整条焊缝红外光辐射信号可明显分为三个阶段,分别对应焊接起始阶段、准稳态阶段和焊接收弧阶段;当热输入增加(功率不变焊接速度降低)时,焊缝熔宽变大,红外光辐射信号相对强度随之增强,熔宽与红外光辐射信号相对强度之间存在相同的变化规律,因此利用红外光辐射信号可以相当准确地监测焊接过程的熔池的变化,进而监测焊接过程的稳定性.

MIG焊熔宽模糊控制系统

在双波长滤光片正面实时检测焊缝熔宽技术的基础上建立了焊缝熔宽模糊控制系统。本文对熔宽模糊控制器的结构以及模糊控制变量的选择进行了讨论，在此模糊控制系统中采用双输入单输出的模糊控制器模型，即采用熔宽的变化及其变化率作为模糊控制器的两输入量，采用焊接电流作为模糊控制器的输出量。本文给出了熔宽模糊控制的系统结构图并详细介绍了熔宽模糊控制器的设计过程，根据用双波长滤光片正面实时检测焊缝熔宽技术得到的焊接电流对焊缝熔宽影响的实测结果，对各模糊量的模糊化过程以及量化过程进行了讨论，给出了模糊控制状态表，据此状态表制定出模糊控制作用表。以焊接电流为控制量，可以根据此控制作用表对焊缝熔宽进行实时控制。

强弧光反射环境下频域滤波的熔宽特征提取

以碳钢Q235氩弧焊为试验对象,研究一种基于熔池镜面反射物理特性的电弧焊熔宽提取方法,应用空域滤波与频域滤波融合去噪技术对受高频噪声污染的焊接图像进行处理.对比频域滤波处理前后熔宽提取的准确率,发现利用频域低通滤波结合增强型高通滤波补偿算法对熔池图像去噪效果较好.电弧焊接试验结果表明所提出的熔宽识别算法能够较准确地提取熔宽值.

表面活性元素硫对焊接熔池流动方式和深宽比的影响

建立了三维移动热源作用下焊接熔池的数学模型,模拟了表面活性元素S在不同质量分数作用下的熔池中的速度场和温度场。结果表明,S元素显著地影响了熔池中的流动方式,熔池深宽比随S质量分数的增加而迅速增大,当S质量分数超过80x10-6时,深宽比趋于一定值。S质量分数小于120×10-6时,熔池表面温度高于正表面张力温度系数发生的温度范围,正、负表面张力温度系数同时存在,温度梯度在最大表面张力处最大;当S质量分数超过120×10-6时,正表面张力温度系数控制着熔池中的流体流动,液体金属从熔池边缘流向熔池中心;随着S质量分数的增加,在熔池中出现数目、大小、方向和位置不同的涡流,当涡流的方向为由熔池边缘流向熔池中心时,涡流有效地把电弧能带到熔池底部,产生较大的熔深。

TIG焊熔宽的参数自调整模糊与积分的混合控制

本文以ＴＩＧ焊熔宽的自动控制系统为对象，提出了参数自调整模糊与积分的混合控制模式，以兼顾系统动、静态特性．仿真结果表明了该方法的实用性和有效性．

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。

铝合金可变双脉冲MIG焊接工艺

针对恒规范铝合金焊接时,随着母材热输入的增加,母材热积累效应会不断增强,焊缝熔宽会随之变宽甚至出现焊塌的问题,采用基于xPC Target的实时目标环境,设计了铝合金可变双脉冲MIG焊试验平台,并进行了铝合金可变双脉冲MIG焊接工艺方面的试验研究。试验结果表明:当双脉冲中的低能脉冲在每个周期中所占的比例从0%不断增加到80%时,通过降低每个周期的平均电流而减少的母材热输入,可以补偿母材增强的热积累效应,从而有效地控制焊缝熔宽。焊缝成形美观,焊接效果良好。

无模型自适应控制方法在脉冲TIG焊中的应用

在脉冲TIG焊系统中,应用多输入单输出的无模型自适应控制方法,通过同时调节焊接峰值电流及送丝速度,将熔池的背面熔宽控制到期望值.结果表明,只需对控制变量进行较小幅值的调整,则能够快速控制背面熔宽至期望值,从而提高其效率,且有利于背面熔宽的稳定成形.同时,通过实验进一步验证了该方法的有效性.

机器人MIG焊工艺参数对焊缝尺寸的影响

为了进一步探讨平板单层熔敷成形中的焊接工艺,为后续成形试验提供理论指导和技术支持,研究了与机器人MIG焊金属快速成形焊接过程密切相关的重要焊接参数.采用单因素试验方法,获得了各焊接参数对成形焊缝尺寸(余高和熔宽)的影响规律.通过分析可知,送丝速度和焊接速度对焊道几何尺寸影响显著;焊枪倾角、工件坡度及干伸长对成形焊道几何尺寸的影响相对较小,可以用于对焊道精细规划中的焊缝尺寸(余高和熔宽)进行微调.

焊缝正面实时检测熔宽的方法

介绍了一种从焊缝正面实时检测熔宽的新方法。该方法利用结构新颖的单镜头双波长红外滤光片式图象系统，从焊缝正面摄取焊接区域的双波长热辐射图象，利用图象比色测温法建立近熔化区的焊接温度场，并进一步推算出焊缝的熔宽。此实时测算焊缝熔宽的时间小于０．３ｓ，测量误差小于０．４ｍｍ。

基于结构光的水下焊接熔池宽度在线检测

直接拍摄水下焊接熔池图像来检测焊接熔池宽度实现难度较大,提出了一种通过成形焊缝结构光条纹图像来完成水下焊接熔池宽度在线检测的方法。将装有防水罩的激光结构光视觉传感器安装在焊枪之后置于水下,针对水下成形焊缝图像特点,经图像加窗、拉普拉斯锐化、二值化以及数学形态学滤波和图像细化处理,就能够在线获得焊接熔池宽度。结果表明,处理过程速度快,检测结果精度高。当条纹检测点和熔池中心之间的距离小于35 mm时,焊接熔池宽度相对误差可控制在3%以内。

大功率碟形激光焊支持向量回归熔宽预测算法

大功率碟形激光焊接作为一种重要的新型激光加工技术在制造业领域得到日益广泛的应用.针对焊接过程多变量强耦合性以及反馈的实时性要求,提出了用支持向量机(SVR)对焊接过程中熔宽变化量进行预测的新方法,并根据焊接试验数据对其性能进行验证.同时分析对比了支持向量机与BP神经网络的预测效果.结果表明,BP神经网络和支持向量机的训练和单步预测效果良好,均可以应用在大功率碟形激光焊接过程中,但SVR模型要更加适应于大功率碟形激光焊接过程的样本训练和预测.当采样点数N值取10时预测效果最优.

X80管线钢单丝埋弧焊焊缝形状的测量

采用单丝埋弧焊在X80管线钢板表面进行堆焊,测量了焊缝的尺寸包括焊缝宽度、余高和熔池长度。固定焊接电压和焊接速度,研究了焊接电流对焊缝尺寸的影响。测量结果表明,焊接电流对焊缝宽度几乎没有影响;随着焊接电流的增大,余高增大,熔池长度先减小后增大。

脉冲TIG焊熔池宽度变化过程的实验检测

建立了一套以计算机视觉焊缝正面检测为基础的脉冲ＴＩＧ焊熔池宽度变化过程的实验检测系统。提出了脉冲基值期间动态熔池图象的采集和存贮方法，设计了熔池图象处理及熔池宽度检测的计算机软件。通过２ｍｍ低碳钢板表面堆焊的工艺实验。

汽车零件激光焊接质量控制

从激光器输出的偏振特性、辅助吹气系统的设计和实时控制3个方面介绍汽车零件激光焊接质量控制研究工作的进展情况。

基于ITAE的铝合金MIG焊熔宽控制仿真

针对铝合金MIG焊过程的复杂多变性,在已建立的脉冲电流占空比与焊接正面熔宽之间的动态阶跃响应辨识数学模型基础上,设计基于ITAE准则的自整定优化PID控制器,对铝合金MIG焊占空比对熔池正面宽度动态响应控制效果进行了仿真研究,并研究控制系统在随机干扰信号作用下单位阶跃响应的鲁棒性,与增量式PID控制器和鲁棒极点配置控制器的控制效果进行了对比分析。结果表明,基于ITAE准则的自整定优化PID控制器在能够满足控制精度要求的同时,也具有较快的响应速度,较好的稳定性和鲁棒性,为更好地实现铝合金MIG焊熔宽实时控制提供了理论基础。

铝合金变极性等离子弧穿孔横焊焊缝成形规律分析

以穿孔等离子弧焊接过程中形成的穿孔熔池为研究对象,根据熔池热源形态的特点,采用数值模拟与试验相结合的手段研究横焊位置下的铝合金变极性等离子弧焊缝成形.由于焊接速度波动和工件厚度的影响,体热源作用下的穿孔熔池背面存在最高温度点和最大熔宽截面相背离的现象;因此通过对穿孔熔池背面进行分区和定义,提出温宽偏离度概念,即熔池背面最高温度点和最大熔宽截面的偏离程度,用以描述穿孔熔池状态及焊缝成形;通过调节焊枪角度来改变焊接过程中的温宽偏离度,在其它参数不变的情况下减轻重力在焊接过程中对焊缝成形的影响,实现变极性等离子弧穿孔焊接在横焊位置上的良好成形.

基于数学形态学图像处理的TIG焊接过程正面熔宽控制

焊接过程熔池动态特征信息获取与智能控制一直是焊接界研究的前沿课题。针对TIG焊接过程没有飞溅,熔池形状稳定、清晰的特点,以TIG焊接过程为研究对象,采用机器视觉技术获取焊接动态过程正面熔池图像点,将数学形态学中的二值理论应用于熔池图像的处理,结合模糊逻辑和比例积分微分(PID)闭环控制理论,从弧焊过程熔透质量控制的角度出发,从软件开发到硬件组成,设计了一套焊接过程图像处理及正面熔宽控制系统。结果表明,该系统可以很好地克服焊接过程中的外界干扰,保证焊缝成形的稳定,从而实现了TIG焊质量控制的目标。