基于电弧声信号的窄间隙脉冲熔化极气体保护焊侧壁熔合状态在线识别

为在焊接过程中实时了解焊缝内部的焊接状况,构建了电弧声信号实时采集系统。在焊枪摆动中心处于不同位置的情况下,进行了电弧声信号特征与侧壁熔合状态的相关性分析。分别从时域与频域中提取了与侧壁熔合状态相关性较强的电弧声特征。为进一步提高熔合状态预测的有效性,采用电弧声特征参量构建了支持向量回归的侧壁熔合状态识别模型。为减小不良特征对识别模型的影响,显著提高模型的识别精度,采用遗传算法进行了参数寻优。参数寻优后模型的总体识别率达93.33%,实现了窄间隙侧壁熔合状态的有效识别。

脉冲熔化极气体保护焊熔池图像的检测与处理

利用CCD摄像机和复合滤光技术建立了一套熔池图像实时采集系统。利用光谱分析,提出了适合于脉冲熔化极气体保护焊(P-GMAW)熔池成像的滤光光谱窗口,并对中心波长分别为665nm和1064nm滤光系统的成像质量进行了分析。分析了P-GMAW单个脉冲内的不同时刻的熔池图像,研究表明脉冲基值结束期间为最佳的取像时刻。使用中心波长为665nm的滤光系统,从熔池正后方取像,获取了清晰的熔池图像。针对所获取的典型的P-GMAW熔池图像,详细研究了其成像机理。开发了一套熔池图像处理程序,利用该程序提取了完整的熔池轮廓。

熔化极气体保护焊电弧光谱信号脉冲特征的本质

基于对熔化极气体保护焊电弧光谱信号动态特征重要意义的认识 ,以发现新的熔滴过渡传感方法为目的 ,本文提出准同步高速摄影法 ,设计了准同步光谱信号 -高速摄影检测装置 ,验证了光谱信号波形中的脉冲是熔滴过渡所为 ,它们之间存在着确定的对应关系。此外 ,本文还对该现象给予了充分的理论解释并指出了其在熔滴过渡检测上的应用前景。

脉冲熔化极气体保护焊熔池的视觉传感与实时控制

研究对脉冲熔化极气体保护焊 (GMAW )熔池过程采用视觉传感与实时控制方法的可行性问题。由于GMAW过程的熔滴过渡现象的复杂性 ,尝试模拟焊工通过观察熔池变化等因素来调整焊接参数获取满意的焊缝成形的行为。建立了脉冲GMAW过程熔池视觉传感系统 ,宏观上将熔滴过渡对熔池特征的影响作为黑箱过程处理 ,根据脉冲GMAW弧光光谱分布和熔池图像特征提取 ,实现对脉冲GMAW熔池动态过程的实时检测。采用辨识算法建立焊接动态过程的数学模型 ,进而设计脉冲GMAW熔宽的PID控制器 ,实现对脉冲GMAW熔池宽度的实时控制。试验表明 ,建立的视觉传感系统。

脉冲熔化极气体保护焊焊接电源—电弧系统建模与仿真

因脉冲熔化极气体保护焊(Pulse gas metal arc welding,GMAW-P)焊接电弧负载非线性与时变性的特点,GMAW-P焊接电源-电弧系统的研究、设计及其控制参数的选定有其固有的难点。采用基于Matlab/Simulink扩展工具S函数模块设计技术,建立GMAW-P焊接电源-电弧系统动态仿真模型。基于所建立的仿真模型,在完成对控制器参数优化设计的同时,实现对GMAW-P电源-电弧系统的抗弧长干扰仿真研究。试验证明,仿真计算结果和试验结果具有较好的一致性,验证了所建仿真模型的正确性、控制系统调节器优化参数的适应性及电源控制系统的动态性能,为GMAW-P焊接电源-电弧系统仿真建模研究及控制器参数的优化设计提供了新的途径。

双丝脉冲熔化极气体保护焊的数字化协同控制

为解决双丝熔化极气体保护焊(GMAW)中焊接过程不稳定、焊接效率易波动的问题,采用高速单片机80C320与80C552构成双微机协同控制器,分别控制主、从软开关逆变式脉冲焊接电源,借助现场总线通信协议,通过软件的方式协调主、从电源的工作;同时,采用模糊控制方法对双丝弧长进行闭环控制.从而使主、从电弧分别获得频率一致、峰值相差180°的脉冲电流,有效减少了电弧之间的干扰,使焊接过程稳定,焊缝成型良好.实验结果表明,数字化协同控制灵活性大,可使双丝脉冲GMAW过程稳定.

脉冲熔化极气体保护焊多信息采集分析系统

设计了基于虚拟仪器技术(LabVIEW)的脉冲熔化极气体保护焊的电信号和熔滴过渡多信息同步采集系统.利用高速数字摄像技术,记录熔滴过渡过程,同时采集焊接过程的电流、电压信号,并将各个信息传输到PC机中,实现数据的保存.通过综合分析熔滴过渡图片与对应电信号的关系,可为控制熔滴过渡形式,优化脉冲熔化极气体保护焊接参数提供依据.

软开关双丝脉冲熔化极活性气体保护焊逆变电源

根据双丝脉冲熔化极活性气体保护(MAG)焊的工艺要求,将软开关技术、双闭环控制技术以及现场总线控制技术相结合,研制了一套软开关双丝高速脉冲MAG焊电源,并应用计算机信息测试采集平台对该系统进行测试.结果表明,系统具有良好的静、动特性,主从机协同控制稳定可靠,完全可以满足双丝高速脉冲MAG焊的技术要求.

脉冲熔化极气体保护焊的模糊控制

为实现GMAW-P焊过渡过程的稳定,设计了GMAW-P焊新的焊接电流波形,并在此基础上建立了以电弧电压为被控制量、基值时间和送丝速度为控制量的自调整因子的模糊控制系统。试验结果表明该控制系统响应速度快,控制精度高,可实现对电弧电压的稳定控制。

脉冲熔化极气体保护焊研究现状与发展

针对脉冲熔化极气体保护焊的脉冲电流波形、形式、电弧长度控制和熔滴过渡信号检测与控制、焊缝成形等内容的研究现状进行了讨论。展望了脉冲熔化极气体保护焊的发展趋势。

脉冲熔化极气体保护焊的弧长和熔滴尺寸控制

采用直接模型参考自适应控制算法对弧长和决定熔滴尺寸的焊接电流进行解耦控制,通过调节焊接电源输出电压和送丝速度,使焊接过程中电流和弧长保持在设定值上,使得每个脉冲周期熔化的焊丝体积相等,保证每个周期中熔滴尺寸在脉冲产生之前均匀一致。仿真结果显示该算法可以实现控制对象的输出跟随参考模型的输出。

熔化极脉冲气体保护焊前中值波形控制方法研究

采用前中值电流波形控制方法可以实现对熔滴过渡过程的控制。首先从熔滴过渡过程能量传递的角度,利用Simulink工具对脉冲波形和能量进行了仿真,然后利用所研制的熔化极脉冲气体保护焊设备进行了前中值波控试验,并与仿真结果相结合,从能量的角度深入分析了中值时间和中值电流对熔滴过渡过程的影响。结果表明,采用前中值波形控制方法,通过设置合理的中值时间和中值电流,有利于控制熔滴的长大和过渡,实现一脉一滴过渡,焊接质量好。

铝及铝合金脉冲熔化极气体保护焊的工艺特点

铝及铝合金具有良好的耐蚀性、较高的比强度、易加工成形、无磁性、无低温转变、导电及导热性好等众多优点，在航空、航天、汽车、机车、机械制造、船舶及化学工业中大量应用。铝比钢的比热大两倍，导热性能约大3倍，即升高同样的温度需要的热量较多，而热量散失较快。铝工件表面极易氧化生成难熔的Al2O3薄膜，在焊缝中容易产生夹杂物和气孔等缺陷，从而破坏金属的连续性和均匀性，降低力学性能和耐蚀性。

脉冲熔化极气体保护焊熔滴过渡电信号特征及建模

脉冲熔化极气体保护焊(GMAW-P)熔滴过渡形式对焊接质量有着重要的影响,同时脉冲参数是影响GMAW-P熔滴过渡行为的主要参数.利用高速数字摄像技术,记录熔滴过渡过程,同时采集焊接过程的电流、电压信号,并将各个信息传输到PC机中,实现数据的保存.综合分析熔滴过渡图片与对应的电信号的关系,提取了GMAW-P熔滴过渡过程特征电信号.通过统计分析建立了GMAW-P熔滴过渡逻辑回归模型.结果表明,此模型预测熔滴过渡的正确率达93%,为实现一脉一滴最佳脉冲熔滴过渡形式闭环控制开辟了新的途径.

双弧脉冲惰性气体保护焊耦合电弧稳定性控制

针对双弧脉冲惰性气体保护焊(MIG)的特点和控制要求,提出了视觉反馈并控制主弧弧长来稳定整个耦合电弧的控制策略.在此基础上,搭建了基于xPC的双弧脉冲MIG焊实时控制系统,设计了主弧弧长视觉提取方案,并进行了基于视觉反馈的耦合电弧稳定性控制实验.结果表明,通过视觉传感并控制主弧弧长的稳定来保证整个耦合电弧稳定的控制策略是可行的,能够满足双弧脉冲MIG焊的控制要求,保证焊接过程的稳定进行,焊接效果良好.

脉冲熔化极气体保护焊电源故障诊断设计

脉冲熔化极气体保护焊(GMAW-P)焊接电源多采用数字控制技术,为保证焊机安全、可靠地运行,提高故障诊断的效率及可靠性,将分层控制-故障树故障诊断方法融入焊接电源设计中,针对焊接过程中可能出现的异常和故障情况,根据其危害等级的不同,进行分级并采用不同的处理方法和有效的指导原则,可以有效的节约数字控制处理器的软件资源,实现对异常的快速响应与处理,达到保护焊接电源的目的.构建了GMAW-P焊接电源故障树模型,分析了故障传播的逻辑关系,有效解决了故障诊断的层次化、有序化.结果表明,所设计的焊接电源的故障诊断系统容错性及适应性好,增强了故障检测与诊断的实时性和开放性,为焊接电源智能故障诊断开辟了新的途径.

基于模糊系统知识模型的脉冲惰性气体钨极保护焊静态模型建立

基于知识模型、复合关系、范畴及确切度等概念,分析与建立了脉冲惰性气体保护钨极电弧(TIG)平板堆焊背面熔宽静态知识模型,进行了焊接参数对背面熔池宽度影响的定量计算和定性分析,建立了输入空间筛选后的背面熔宽一致静态知识模型KM*.结果表明,模糊系统的静态知识模型适合在不精确、不完整和不一致数据中发现知识和提取规则.

标准地铁铝合金MIG自动焊气孔缺陷研究

针对采用MIG自动焊焊接标准地铁铝合金车顶型材时,易出现较多气孔缺陷的问题进行了分析探讨。通过采用控制变量的方法,保持焊接电流、电弧电压、焊接速度一致,分别改变保护气体流量的大小和焊枪的摆动情况,对焊缝进行成形、焊接性分析,并进行渗透检测,观察研究气孔缺陷的情况。研究发现:当控制焊接电流、电弧电压、焊接速度一定,保护气体流量<22L/min时,焊缝成形不良,同时有较多气孔产生;当保护气体流量在25~28L/min时,焊缝成形均较好,并且肉眼可见气孔明显减少,渗透检测后发现,气孔缺陷基本消失;当保护气体流量过大时,熔池保护效果下降,电弧温度高,有损伤母材的风险。控制焊接电流、电弧电压、焊接速度和保护气体流量一定,使焊枪摆动,焊枪摆动产生的气孔明显比焊枪不摆动产生的气孔少。

窄间隙摆动电弧脉冲熔化极气体保护焊的信号处理

针对窄间隙摆动电弧脉冲熔化极气体保护焊,提出了一种用于实现其焊缝跟踪的电弧传感信号处理方法。采用脉冲门限值法,从脉冲电流信号中提取出可以反映焊炬高度变化的峰值电流信号,然后运用一种新的组合滤波方法,包括中值滤波、移动平均滤波和小波滤波,对峰值电流信号进行滤波处理。结果表明,该组合滤波方法可以有效地提高电流信号的信噪比。最后通过试验验证了该滤波方法的可行性。

铝合金MIG焊保护气体对气孔的影响

文中采用MIG焊方法对6 mm厚的5083铝合金进行对接焊试验,研究了保护气体对气孔缺陷的影响。研究结果表明:选用φ(Ar)50%+φ(He)50%的混合气体可以有效控制焊缝气孔率;随着保护气体流量的增加,焊缝气孔率先下降后上升,保护气体流量为15 L/min时对焊缝的保护效果最佳,焊缝气孔率最低约为2.1%。