基于激光视觉的多层多道焊接坡口特征点提取方法

多层多道自适应焊接一直是实现中厚板焊接自动化的难点.文章研究了多层多道焊焊接坡口特征点提取方法,通过对焊接坡口激光条纹图像特征分析,首先采用中值滤波去除图像噪声,利用阈值分割和重心法提取激光条纹中心线,然后经过中心线拟合直线求交点和逐列搜索对比获取焊接坡口轮廓的四个拐点,为后续多层多道自适应焊接提供了可行性技术途径.

小波变换的多层多道焊接拐角跟踪点的识别研究

利用小波变换检测信号边缘的优势,对V型坡口焊接激光图像以及多层多道焊激光图像的焊缝识别方法进行了系统的研究,给出了基于小波变换的焊缝识别算法,并提出了多层多道焊拐角跟踪点的识别算法,同时进行了大量的实验研究;分析了多层多道焊接激光图像的特点,在V型坡口识别算法的基础上进行了改进,利用模板匹配技术,实现拐角跟踪点的识别。

基于数值模拟的中部槽多层多道焊接温度场研究

利用SYSWELD有限元软件,针对某型号中部槽之中板和槽帮间的多层多道焊接过程中的温度场进行了数值模拟.利用修正的双椭球热源,模拟了双丝电弧焊枪的移动加热过程,得到了焊接过程中不同时刻的温度场云图,给出了热影响区和焊缝表面特定点的温度时间曲线.所得曲线和云图可以比较真实的反映中部槽焊接时温度场情况,为进一步研究中部槽的焊接变形和焊接残余应力问题奠定了基础,为指导中部槽的焊接生产提供了参考.

基于激光视觉系统的多层多道焊接路径规划

厚板结构件的焊接存在示教繁琐且效率低的问题,为解决该问题提出基于激光视觉系统的多层多道路径规划。首先,利用激光视觉系统获得焊接工件的图像并得到其在基坐标系下特征信息。其次,建立焊缝特征点投影模型,将特征信息投影到焊缝横截面,得到焊缝模型参考点信息;结合等高度焊道及焊道填充策略建立多层多道焊缝模型并对各焊道进行路径规划;引入焊枪行走角对焊道进行焊枪姿态规划;根据焊缝模型各焊道横截面积进行自适应焊接速度规划。仿真和实验表明各焊层焊道位置及焊枪姿态准确,焊缝特征点位置准确,焊缝填充均匀美观。

中厚板多层多道焊接焊道尺寸与工艺参数相关性研究

以CO气体保护焊为基础,利用通用旋转方法设计了熔敷试验,通过试验重点研究分析了中厚板多层多道焊接焊道尺寸与工艺参数之间的相关性,建立了相关性数学模型,并进行了显著性和拟合性验证,获得了通用回归方程,最终绘制出了焊接工艺参数与焊道成型参数的关系曲线图。

基于视觉成像的机器人中厚板多层多道焊接技术

大型船舶或桥梁的小组立或者中组立的建造过程中需要有大量的肋骨(T型材)焊接的工作,本文设计了一套基于六自由度的焊接机器人,末端搭载携带线激光成像设备,通过铺设轨道在T型材上进行移动。基于线激光扫描成像,重构焊道并在线规划焊接路径,结合焊接数据库进行匹配,实现了T型材对口的多层多道自动化连续。

焊接工艺参数与焊道成型参数研究

在复杂空间曲线的多层多道焊接过程中,每层道的焊道都会影响最终焊缝成型质量,而焊缝成型质量与焊接工艺参数相关。为了探究此种关系,搭建了以氩气作为保护气体的单道熔覆试验平台,根据对13组试验结果的分析,获得了各焊接工艺参数与焊道成型参数的影响规律,发现焊接电流保持不变,焊道横截面积、熔宽、余高都随着焊接速度的减小而增大,当焊接速度保持不变,焊道横截面积、熔宽、余高都随着焊接电流的减小而减小。采用二次旋转组合设计的方法建立数学模型,预测焊道成型参数以及根据焊道信息确定焊接工艺参数,将焊接速度作为模型的输入,焊接横截面积、余高、熔宽作为模型的输出,对该模型进行回归检验,并经过反编码计算得到输入与输出的关系表达式。最后,基于模型得到了焊接工艺参数与焊道成型参数的关系曲线图,为后续的焊接工艺参数选择以及多层多道焊路径规划提供理论指导。

焊道填充方法对焊接变形及焊接残余应力的影响

在焊接数值模拟分析过程中,焊道的填充是必不可少的步骤,且不同的填充方式对计算收敛性及结果的精确性产生较大的影响。本文以大型有限元分析软件MSC.Marc为计算工具,分别采用生死单元法及静态单元法对平板对接接头进行多层多道焊有限元分析。结果表明:不同的焊道填充方式下的焊接仿真变形趋势与实际焊接变形趋势一致,焊接残余应力分布趋势也与实际情况相吻合,但是计算结果及计算的收敛性有一定的差异。

浅析多层多道焊

在分析厚板多层多道焊原理及类别的基础上,讨论了其在实际生产中应注意的问题,以便正确使用多层多道焊工艺。

V型坡口多层多道焊温度场数值模拟

与I型坡口相比,V型坡口可以提高工件的连接强度,更恰当地调节熔合比,但易变形。为了研究V型坡口对接接头在焊接变形较小情况下的温度场变化规律,使用有限元Visual Environment软件,采用双椭球热源模型,模拟了典型位置的热循环曲线;并将模拟得到的热循环曲线同试验结果进行对比,两者基本吻合。

基于抛物线模型的V形坡口焊道规划排布

为了提高大型相贯构件机器人焊接的焊道规划准确性,提出了抛物线模型,结合等面积与等高法研究了多层多道焊道排布方法.首先,规划焊接工艺参数、焊道的横截面、焊接顺序以及焊枪位姿,进一步推导出焊道排布算法的公式,借助MATLAB软件进行多层多道焊道排布的仿真;最后通过机器人焊接试验验证多层多道排布的方法.结果表明,仿真的焊道排布结果与试验的V形坡口每层每道轮廓相吻合,说明提出的基于抛物线模型的多层多道排布算法是准确可行的.该研究成果为机器人焊接相贯构件的多层多道焊道排布提供了重要的理论基础.创新点:(1)提出了一种V形坡口焊道的抛物线轮廓假设模型.(2)提出了等面积法与等高法相结合的多层多道焊道排布方法.

基于点云数据驱动的中厚板机器人焊接路径规划

为实现中厚板多层多道自动化焊接的需求,提出一种基于点云数据驱动的机器人焊接路径自适应规划算法。以V形焊缝为例,首先通过线结构光扫描焊缝表面采集点云数据,对点云数据进行滤波预处理,在精简数据量的同时也去除噪声点,据此采用点云分割和边缘提取算法成功提取焊缝特征点。最终通过焊接实验验证算法的准确性和可行性,结果表明,提出的算法处理得到的焊缝特征点坐标与人工示教得到的实际坐标偏差小于0.17 mm,能够满足实际应用需求。

不同拘束条件下坡口间隙对焊接变形的影响

坡口间隙的存在及其在不同拘束条件下会对焊接变形产生不同影响.以平板对接多层多道焊为研究对象,将坡口间隙作为考虑因素添加到焊接数值模拟模型中,采用试验测量与焊接仿真相结合的方法,在不同拘束条件下研究坡口间隙对焊接变形的影响效果,为进一步利用数值方法解决焊接变形问题提供了参考依据.结果表明,相同拘束条件下,有无坡口间隙对焊接变形趋势影响并不明显,但对残余变形数值大小影响显著,且在弹簧拘束条件下焊接变形结果差别最大;被焊平板存在坡口间隙时,弹簧拘束条件下的模拟结果与自由状态下焊接试验获得的焊接变形结果最为一致.

中厚板变坡口焊接轨迹规划算法

针对变坡口工件焊接的需要,提出了一种多段线拟合的变坡口中厚板焊接轨迹规划方法。利用线激光传感器完成变坡口截面的扫描测量,并利用斜率比较法对测量得到的坡口截面数据进行拟合处理,从而将离散不规则的坡口拟合为较为规整的便于实际焊接加工的多段线坡口。从MATLAB仿真分析结果可以看出,该方法可以满足变坡口截面轨迹规划的需要,具有较好的实用价值。

钢板剪力墙超厚钢板焊接技术研究与工程应用

以东营市中石油装备国际交流中心工程为背景,对超厚钢板的焊接技术进行研究.利用大型有限元程序ANSYS,采用生死单元技术和热-结构耦合技术,对不同环境温度和不同焊接层数的焊接方案进行了有限元模拟分析,得到焊接温度场和等效残余应力分布规律.结果表明:超厚钢板在焊接后,焊缝附近各点,离焊缝中心越近,温度越高;近焊缝区温度变化较快,而远离焊缝区各点的温度变化较慢.焊缝的等效残余应力在焊缝区的应力峰值最高,甚至达到材料的屈服强度.对于超厚钢板,随着施焊层数的增加,试件的等效残余应力的峰值有所降低.在低温环境下,采用焊前预热、焊后保温可有效缓和残余应力峰值,研究成果可为工程提供参考.

焊接机器人系统在特高压变压器油箱制造中的应用

本文以特高压直流变压器油箱的箱壁、箱盖作为应用实例介绍了机器人焊接技术在特高压变压器油箱制造中的应用,同时介绍了所用的机器人焊接关键技术及特殊焊接工艺。

一种弧焊机器人焊接标定的方法

本文通过进行激光视觉系统的相机标定以及手眼标定,得到的转换矩阵可将激光视觉系统获得的特征点从像素坐标系转化到机器人基坐标系上。通过上位机系统控制机器人末端焊枪做平移运动及变换姿态运动,得到手眼标定矩阵。再通过验证多层多道零件的焊点在基坐标系下的X、Y、Z方向的平均误差均小于0.8mm,证明了焊接标定方法的正确性。

超厚超重复杂钢柱施工技术的应用研究

新建广州白云站主体结构设计为钢筋混凝土结构+钢结构的组合结构形式,结构形式复杂多样;根据其功能布局,分为站房区和车库区。站房主体结构为框架结构,框架柱为钢管混凝土柱,钢柱类型主要为叠合柱、十字柱,车库区钢柱主要为叠合柱、圆管柱和十字柱,因此本文结合钢柱柱脚预埋、钢柱吊装、钢柱焊接等方面进行探讨和分析。

SA508-3钢厚壁圆筒纵焊温度场及应力场有限元分析

基于ANSYS有限元分析软件建立了SA508-3钢厚壁圆筒多层多道焊接有限元模型.在此基础之上,以体生热率热源作为焊接热源模型得到了多层多道焊接温度场结果;通过热-结构间接耦合法,得到了焊接应力场结果.模拟计算结果表明,以体生热率热模型作为焊接热源,温度场分布和应力场分布基本符合实际焊接情况;多层多道焊接对焊接构件厚度方向上的残余应力影响较大,该方向在焊缝稳定区产生的最大残余应力为100 MPa;焊缝稳定区残余应力分布有规律,从焊缝到母材,残余应力不断减小;焊缝两端过渡区的残余应力分布较为复杂;焊接构件的焊缝和熔合区的等效应力最大,最大等效应力为490 MPa.

钢管对接焊残余应力数值分析

运用大型有限元计算软件sysweld,对Q420不锈钢管多层多道焊接头的温度场和残余应力场进行数值分析。研究了焊接温度场和预热温度(层间温度)对焊接残余应力的影响规律。结果表明,如果不进行焊前预热,那么冷却后焊接接头中的残余应力水平很高,进行焊接预热以后(层间温度),纵向残余应力峰值、横向残余应力峰值、钢管壁厚方向残余应力峰值以及Von MiSe等效残余应力峰值等均有不同程度的降低。采用200℃的预热温度(层间温度)时,Von MiSe等效残余应力峰值水平可以降低144Mpa。