CO_2激光焊接的同轴检测与熔透控制I.熔透状态特性及其同轴检测

对激光深熔焊的熔透状态进行了分类 ,指出了“仅熔池透”和“适度熔透”的形成条件和焊缝成形特征。建立了一套CO2 激光深熔焊熔透状态的同轴检测系统 ,研究了焊接工艺参数和熔透状态发生变化时等离子体同轴光信号的变化规律。发现在板厚不变的条件下 ,随热输入的变化 ,焊接过程由“仅熔池透”达到“适度熔透”时 ,同轴等离子体光信号强度的增量绝对值最大。

MIG焊的熔透控制

MIG/MAG焊熔透控制系统,以CCD(电荷藕合器件)为传感器,在无须标定的条件下,能实时地得到焊缝背面横向温度场的分布,从而检测出焊缝的熔透程度。在试验分析的基础上,作者通过研究焊缝熔池的行为与控制特点,采用了继电器型的非线性环节,提高了控制系统的稳定性和响应速度,实现了高质量的焊缝熔透过程控制。

基于反翘电压的脉冲穿孔等离子弧焊熔透控制系统

采用无源探针检测系统从脉冲穿孔等离子弧焊的反翘电压信号中实时、准确便捷地提取了熔池熔透信息。并以此作为反馈信号,以每个脉冲周期小孔存在时间作为被控制量,脉冲峰值电流作为控制量,采用MATLAB模糊逻辑工具箱进行熔透控制器的设计与仿真,以查表法完成了模糊控制系统的开发。结果表明,该系统可以在脉冲穿孔等离子弧焊接中实现“一脉一孔”过程,不仅保证了连续、稳定、可靠的穿孔焊接过程而且可以得到良好的焊缝成形。

基于前馈补偿的五通连接器机器人GTAW熔透控制

在Motoman UP6示教再现型机器人本体基础上,增加视觉模块和数据采集功能模块及相应的软件系统,实现弧焊机器人焊接过程的自主化和智能化;在此平台基础上,针对五通连接器法兰焊接中的问题,提出焊缝背面宽度的动态神经网络预测模型,建立了对焊缝间隙前馈补偿的电流自适应调节非线性复合控制策略;同时,应用该方法对五通连接器模拟件进行施焊.结果表明:在焊接装配间隙不断变化的情况下,该实验系统能够使焊后背面焊缝宽度的误差控制在11%,正面余高维持在0.5 mm左右.

基于焊接温度场正面信息的熔透控制方法及验证

在所建立的试件有限尺寸三维温度场解析模型的基础上,利用相关性原理同时考虑温度变化的灵敏度问题,定量地给出了控制背面熔宽时正面测温点的选择区域,提供了测温点的一般选择原则,讨论了基于温度场正面信息的GTAW熔透控制方法,运用仿真手段进行了PID参数优化设计,通过试验验证了PID和FUZZY复合控制的有效性。

连续行走脉冲TIG焊熔池谐振法熔透控制

熔池振荡频率与熔池尺寸之间存在良好对应关系，可以用于进行熔池尺寸检测及熔透控制，但在快速行走焊接时难度很大。本文在恒定直流之上叠加定频率正弦波电流做为脉冲焊接电流激振熔池，在连续行走焊接时，通过电弧电压检测熔池振荡即熔池尺寸。在脉冲电流作用期间，随着熔池尺寸的增长，当熔池自身固有振荡频率与焊接电流正弦波频率一致时，熔池产生谐振，从电弧电压中检测到谐振特征变化信号，该信号的强度、稳定性、重复性及与熔池尺寸的对应精度良好，优于目前已有的短时高值脉冲激振检测方法，用于进行焊接熔透控制取得了良好效果。

基于弧焊温度场正面信息的熔透控制──三维温度场熔透解析模型及验证

应用累积原理和镜像法建立了电弧热源为高斯分布、工件为有限 尺寸的三维焊接温度场解析表达式，并介绍了利用这个解析式和获取的正面温度场信息来推 断背面熔透的方法，通过试验验证了这个解析模型的有效性，为后续基于正面温度场信息进 行背面熔透成形的实时控制打下基础。

基于焊接温度场的焊缝跟踪与熔透控制

研究了从焊接温度场中获取焊缝位置和熔透信息的方法,在此基础上设计了规则自调整模糊控制器,实现了MIG/MAG的焊缝跟踪与熔透控制.该系统已成功应用于螺旋管缝内焊自动跟踪与熔透控制.

低碳钢TIG焊电涡流传感熔透控制原理的研究

本文提出了一种用电涡流传感控制熔透的新方法。采用步进式ＴＩＧ焊，利用计算机控制，对薄板低碳钢平板堆焊的熔透控制进行了研究。研究结果表明：该方法能够实现对焊点焊接时间的实时控制，获得均匀稳定的焊缝成形。

基于参数自调整模糊PID算法的弧焊过程熔透控制研究

采用对CCD获取的熔池图像进行图像处理并提取熔池信息,结合模糊逻辑和PID闭环控制算法,设计了一套弧焊熔透控制系统。通过在特殊形状的2mm厚的Q235钢试件上对TIG焊过程进行熔透控制工艺试验,表明上述质量控制系统可以很好的克服焊接过程中的外界干扰,具有较好的稳定性、控制自适应性和较高的控制精度,从而实现TIG焊质量控制的目标。

基于等温线分布的熔透控制系统模型及系统仿真分析

建立了基于等温线分布的熔透闭环控制系统模型 ,对控制系统进行了仿真分析 ,获得了控制器参数的优化值 ,试验表明控制系统具有较好的适应性。

螺旋钢管内焊缝自动跟踪与熔透控制系统

介绍了螺旋焊管生产过程中内焊缝自动跟踪及熔透控制系统的研制情况 ,通过对内焊缝焊偏度熔透不一致产生原因的分析 ,提出了内焊缝自动跟踪及熔透控制系统的基本原理。该系统经过胜利油田淄博制管有限公司的实际生产应用 。

30CrMnSiA熔池谐振法熔透控制TIG焊工艺及其接头组织的研究

本文采用电弧传感熔池谐振法研究了30CrMnSiA钢熔透控制TIG焊工艺,同时选取普通连续TIG焊进行了对比讨论,并对其效果进行了分析。试验结果证明,该控制方法在适当的工艺条件下,对30CrMnSiA钢可实现高可靠性的熔透控制,不仅能单面焊双面成形,且熔宽均匀无下塌,不需焊前预热和焊后缓冷。在较大热输入量条件下,接头仍能保持较好的组织与性能。

相关性理论在熔透控制测温点选择中的应用

基于正面温度场信息进行背面熔宽控制是焊接研究的前沿领域 ,而实时控制时正面测温点的选择也是一个很重要的方面。本文在已建立的试件有限尺寸三维温度场解析模型的基础上 ,利用相关性原理同时考虑温度变化的灵敏度问题 ,同时还考虑实际焊缝的区域 ,定量地给出了控制背面熔宽时正面测温点的选择区域 。

TIG焊弧光传感熔透控制的研究

熔透控制是焊接质量控制领域的一个重要的发展方向，本文提出利用弧光传感器，采用熔池谐振法对TIG焊进行熔透控制，并建立了相应的微机熔透控制系统．试验结果表明，采用该方法焊接后的焊缝成形均匀一致，具有一定的发展前景．

焊接温度场的实时检测及熔透闭环控制

图像比色法是在普通的比色测温方法的基础上发展起来的新的温度场检测方法，它具有对检测距离、目标材料发射率依赖性小等特点。本文介绍使用图像比色法进行焊接温度场检测的系统构成和基本原理，实时地获得了焊接温度场全面信息，从中得到焊接方向及横截面方向上的温度分布，从而获得热循环参数信息，利用这些信息进行了等温线宽度闭环控制。试验结果证明：温度场实时检测速度快（０．５ｓ之内／场），等温线宽度闭环动态响应品质好，可在焊件厚度、焊接速度和对接焊间隙等变化时仍可获得满意的熔深控制。

基于熔池振荡的GTAW熔透实时传感与控制

熔透控制是焊接过程控制领域的一个重要发展方向,其核心难点在于获取表征焊缝熔透状态的特征信息。针对传统熔透检测方法存在鲁棒性低、实时性差的问题,提出了一种激光光电转换方法。该方法可实现对GTAW熔池振荡频率的实时提取。利用熔池从未熔透到熔透的振荡频率的变化特征,设计了步进焊接条件下的熔透控制算法,对不同散热条件及不同错边量的工件进行熔透控制试验。结果表明:该测量方法能够实现对焊接过程中熔池振荡频率的实时传感,且控制算法对散热条件和错边量等因素具有较强的鲁棒性,控制效果良好,最终获得焊缝的正、反面熔宽均匀一致、连续性好。

焊缝熔透检测及控制的国内外发展概况

介绍了国内外关于焊缝熔透自动控制的发展概况，对各类焊缝熔透控制方法进行了分析，为了解焊缝熔透自动控制提供了一定的参考价值．

焊缝熔透自适应闭环控制系统

介绍了一种控制焊缝熔透的方法.该方法利用视觉传感来对焊缝背面焊接温度场热图像进行实时检测及处理,从而达到控制焊缝熔透的目的.此方法具有检测速度快,动态响应品质好等特点.

一种新型等离子小孔焊接熔透闭环控制系统

建立了以电流和等离子气流为控制变量的等离子小孔焊接熔透闭环控制系统,采用小波方法从焊接电弧电压信号中实时、准确地提取熔池穿孔信息,通过对2个参量的协调控制,成功地实现了“一脉一孔”的焊接工艺。实验表明,该系统不仅显著地提高了电弧穿透力,能够有效地对10mm厚不锈钢进行小孔型焊接,而且具有良好的快速响应性能,成功克服了3～6mm厚度渐变及阶跃变化带来的扰动,实现连续、稳定、可靠的较厚板穿孔焊接。