基于激光视觉传感器角焊缝偏差与焊枪倾角检测研究

文中介绍了一种基于激光视觉传感器角焊缝偏差与焊枪倾角的检测方法。该方法利用激光视觉传感器对焊缝进行扫描,获取焊缝激光条纹图像,并使用高斯滤波、二值化、形态学变换等算法对图像进行降噪处理。通过分析计算焊缝激光图像的特征值,采用最小二乘法拟合直线的斜率,实现焊缝偏差和焊枪倾角的检测。试验结果表明,焊缝横向检测精度为0.175 mm,纵向检测精度为0.188 mm,焊枪倾角检测精度为1.89°。

焊枪倾角对AZ31镁合金电弧增材制造组织与性能影响研究

针对镁合金电弧熔丝增材制造过程中存在的层间氧化及内部孔隙大的问题,开展改变焊枪倾斜角度的优化试验,研究不同倾角对单道多层样件氧化、内部孔隙率以及组织性能的调控作用和影响规律。研究发现,采取倾角沉积的样品,内部孔隙数量可以降到无倾角沉积的1/10~1/8,力学性能有提高的趋势。试验表明:焊枪倾角为7°时,成形件的形貌及综合力学性能更好。

基于神经网络的焊枪倾角检测

将旋转电弧传感器的应用领域扩大到焊枪倾角的实时检测,利用人工神经网络的非线性映射功能实现了在线实时检测的目的。论述了基于旋转电弧传感器的倾角实时检测原理,介绍了对焊接电流信号进行低通滤波处理的方法,通过性能比较的方法确定了网络结构和网络参数,构造出含一个隐含层的前向型BP神经网络,进行了大量不同倾角时的金属熔化极混合气体保护焊(GMAW)检测试验,结果证明采用前向型BP神经网络进行倾角检测是可行的和有效的。虽然BP网络的训练结果与焊接工艺紧密相关,但由于ANN具有较强的泛化能力和并行计算能力,实际检测结果在精度和速度两方面均令人满意。

基于焊枪倾角信息融合的弯曲焊缝轨迹跟踪

文中介绍了以轮式移动机器人为被控对象,以旋转电弧作为传感器,根据傅里叶变换后的一次谐波分量对焊枪偏差和倾角进行检测,同时根据焊枪的移动状态判断焊枪与焊缝切向之间的夹角.基于T-S模糊逻辑系统对旋转电弧传感器采集的焊枪倾角和焊枪与焊缝切向之间的夹角进行融合.以焊枪偏差和融合后的焊枪倾角作为输入,以机器人左右车轮和水平滑块的运动作为输出,构成双输入多输出控制系统.基于模糊控制理论设计控制器,实现焊缝跟踪的同时对焊枪倾角进行调整,并通过实际焊接试验验证了控制器的跟踪效果.

旋转电弧焊枪倾角实时检测研究

焊枪倾角检测是进行空间焊缝跟踪的基础和前提,对它的研究具有重要的意义。提出了在气体保护药芯焊丝电弧焊中,利用旋转电弧传感器进行焊枪倾角实时检测的方法。首先在理论推导和计算机仿真计算的基础上,说明了采用焊接电流区间积分差值法进行倾角检测的正确性,得到了焊枪倾角的判断与焊枪水平偏差密切相关的结论;其次进行了大量探索性试验,通过对焊接电流的采样和分析、处理,总结出在不同条件下的焊枪倾角判定准则;最后通过验证性试验对所得的判定结论进行校验,并对试验的相关结果进行了讨论。

焊枪倾角对机器人弧焊工艺影响规律的研究

为探究焊枪倾角对机器人弧焊工艺的影响规律,采用GMAW工艺,改变焊枪倾角大小和方式,在2 mm厚度的304不锈钢薄板上进行平板堆焊实验研究,分析了不同倾角下焊缝的表面形貌和横截面形貌。结果表明:倾角过小会导致焊缝表面出现飞溅和金属瘤等缺陷,增大焊枪倾角可改善焊缝表面成形质量。焊缝熔宽、熔深和余高均随倾角增大而增大,前倾角熔宽始终大于后倾角的,而余高小于后倾角的。当焊枪倾角接近垂直状态时,倾角方式对增大焊缝熔深作用明显。综上,倾角对焊缝成形影响显著,本研究可以指导不同工艺条件下的倾角选择。

基于机器人焊枪倾角变化的熔池图像分析

熔池是工艺规范综合作用的结果,熔池形状特征与焊接质量密切相关。建立基于熔化极气体保护焊平台的机器视觉监控系统,设计图像处理程序,对采集的熔池图像进行预处理、形态学处理和Canny算子提取边缘,得到边缘轮廓平滑的熔池图像,并计算出其面积以及长宽比。根据提取的熔池图像,分析焊枪前倾和后倾角度变化对熔池形状变化的影响规律,为指导机器人焊枪工艺参数选择提供参考。

基于旋转电弧焊枪前后倾角检测方法的研究

实时检测焊枪的前后倾角,实现焊枪姿态的及时校正,是保证焊缝跟踪精度与焊缝质量的重要因素。通过建立带倾角的旋转电弧弧长数学模型,提出一种带收敛系数的积分差值法来实时检测焊枪相对于焊缝的前后倾角。最后,通过Matlab/Simulink仿真和试验对该方法的正确性和有效性进行了论证。

斜板横焊条件下焊枪侧倾角对焊缝成形的影响

文中在试板角度分别为45°和30°的条件下,通过改变焊枪侧倾角进行了横焊试验,研究了焊枪侧倾角对焊缝形状的影响。结果表明:焊缝余高侧金属和熔深侧金属在焊枪侧倾角变化时有不同转移行为,并得出了熔宽、熔深和余高以及焊缝成形系数和余高系数随焊枪侧倾角变化而变化的规律。

焊枪后倾角对铝合金自动焊缝外观及质量的影响

目前铝合金材料已经成为中国高铁列车车体制造中的主要材料。在各主机厂,目前铝合金材料的主要焊接工艺均为MIG自动焊。在编制自动焊接程序时,除常规的电流电压等自动焊接参数外,还需要考虑焊枪后倾角的影响。本文通过试验研究了铝合金自动焊接中,不同的焊枪后倾角对焊缝成形、外观质量及内部质量的影响,找出了最优焊枪后倾角,为今后铝合金自动焊接的编程提供技术依据,并优化了目前在实际生产中使用的程序,提高了产品质量。

特征谐波法在焊枪姿态检测中的应用

以旋转电弧作为传感器,研究了利用特征谐波法进行焊枪空间姿态检测的若干问题。建立了焊枪空间姿态变化和电弧长度变化的数学模型。从理论上证明了焊枪偏差、焊枪倾角以及焊接方向与焊缝方向的夹角对特征谐波法检测结果的影响。发现当焊接方向与焊缝方向的夹角较小时,可以采用一次谐波的余弦分量系数表征焊枪偏差,正弦分量系数表征焊枪倾角。试验结果表明,将特征谐波法用于焊枪偏差和焊枪倾角的检测,其倾角检测误差为±7.77°,偏差检测误差为±0.69mm,满足实际焊接工程需要。

铸造铝合金GMWA搭接焊缝气孔成因及消除措施的技术研究

采用脉冲熔化极惰性气体保护焊实现铸造铝合金和锻造铝合金的搭接。搭接焊缝中大量的气孔严重影响了接头的力学性能。研究目的是研究搭接焊缝中气孔的分布,成因以及控制措施。研究发现通过改变焊枪倾角和保护气体的成分可以实现减少气孔提高接头性能的目的。通过高速摄影观察发现减小焊枪倾角可以改变焊接过程中熔池的形态,从而起到减少气孔的目的。同时,保护气体中加入适量的He和CO_2也能够减少焊缝中的气孔数量。最终,保护气体为39%Ar+1%CO_2+60%He,焊枪倾角为40°被确定为最佳工艺。

镀层薄板的MIG钎焊

镀锌是钢铁防腐的重要方法。但锌的熔点约为 42 0℃ ,挥发温度为 90 6℃ ,不利于焊接。当电弧刚一接触到镀锌板就挥发了。锌挥发和氧化会导致气孔、未熔合及裂纹。因此 ,焊接镀锌板一定要减少热输入量 ,采用特殊的钎焊材料和性能优良的MIG焊机进行焊接。

弧间距对T形接头全熔透横角焊缝成形的影响

针对中厚板T形接头横角焊接位置,基于MSC.Marc模拟平台与试验验证的方法,研究了双机器人焊接不同焊枪倾角对焊后熔深的影响,在此基础上,继续采用双椭球移动热源模型,通过"生死"单元技术模拟焊缝成形,得出了不同双弧间距对焊后温度场以及变形场的影响规律。结果表明:当焊枪与底板夹角为30°时,母材全熔透且熔深达到要求;当弧间距在0~15 mm时,双弧共熔池,易产生过热现象,影响焊接质量,接头力学性能降低;当弧间距在25~40 mm时,双弧形成2个熔池,焊缝高温停留时间有所增加,材料韧性得到提高;双熔池的预热及后热作用,使得焊后立板沿厚度方向的变形量随着弧间距的增大呈先增大后减小的趋势,并在25~40 mm之间达到稳定。

钛合金机器人氩弧焊接焊缝成形及力学性能研究

以TC4钛合金板材为研究对象,采用机器人脉冲氩弧焊接设备进行了不同焊枪角度,以及不同焊枪角度分别与脉冲频率、焊接速度、峰值电流共同对焊缝成形的影响,并对优化后的参数所对应的焊缝力学性能进行了测试。试验结果表明,随着焊枪角度沿焊接方向由前倾45°转变为后倾45°,焊缝正背面的熔宽均在增加,且在低脉冲频率时焊缝正背熔宽均增加,而在高速焊接时,背部熔宽的增加率较高。力学性能结果显示,经过焊接后的焊缝相对于母材强度升高,而塑性下降,焊缝的拉伸强度不低于母材,剪切强度高于母材,弯曲角度小于母材。