The validating and identifying of the droplet transfer character signal from arc light in oscillating wire feed mode

The character of droplet transfer arc light sense signal is studied and validated in oscillating feed mode. And a novel mini photoelectric arc light sensor together with the controlling circuit used to automatically stabilize the signal range is developed. Further more the automatically identifying of the droplet transfer character signal from arc light is realized reliably.

Arc light sensing of droplet transfer in pulsed GMAW process and its mechanism

A new method and if.''principle .fi)r 's*ensin.q dry)Plet iran.5/dr in aide W ')/ steel and aluminum alloy have been researched in this paper. A practical arc light sensing and controlling system has been developed. The reliability of the arc light characteristic signal that indicates droplet detachment and the control accuracy of the system have been verified using high-speed photography Based on the mathematical model set up in the paper, the mechanism of the signal and relative phenomena were analyzed The parameters, which influence arc light radiation were given and the limitation of this sensing method was discussed.

Hybrid Visual Servoing Control for Robotic Arc Welding Based on Structured Light Vision

A novel hybrid visual servoing control method based on structured light vision is pro-posed for robotic arc welding with a general six degrees of freedom robot. It consists of a positioncontrol inner-loop in Cartesian space and two outer-loops. One is position-based visual control inCartesian space for moving in the direction of weld seam, i.e., weld seam tracking, another is image-based visual control in image space for adjustment to eliminate the errors in the process of tracking.A new Jacobian matrix from image space of the feature point on structured light stripe to Cartesianspace is provided for dierential movement of the end-e?ector. The control system model is simplifiedand its stability is discussed. An experiment of arc welding protected by gas CO2 for verifying iswell conducted.

沿面放电光脉冲发展特征与临界击穿判据研究

绝缘沿面放电是引起高压开关柜中滑闪及电弧击穿的主要原因和前期阶段,准确有效地对绝缘异常爬电进行监测、跟踪和预警对保障设备安全运行非常关键。该文通过试验研究强垂直分量绝缘爬电的光脉冲阶段特征,并提出基于多波段光谱辐射强度信息的放电发展阶段划分方法和临界击穿判据,从而建立基于多波段光谱强度比值的放电跟踪预警方法。首先,搭建多波段单光子试验系统,采用自制多波段光学传感装置对沿面放电发展全过程跟踪测量,获得表征放电发展过程光谱比率的统计参量;其次,借助模糊聚类算法和支持向量机,构建放电发展临界特征空间边界,并对放电严重程度进行量化评估,结果表明该方法对放电阶段的正判率达到96.9%以上;最后,确立基于光谱比率的放电危险性主动预警逻辑,并开发了放电光脉冲跟踪预警系统,为开关柜放电和弧光监测的创新应用提供了参考。

飞机及分系统雷电效应标准及测试浅析

对国内外关军用及民用飞机平台、分系统及设备雷电标准进行分析,针对雷电直接效应和雷电间接效应的所有测试项目,详述每个测试项目的适用区域、波形要求、测试配置等。结合现有国内雷电设计验证标准及测试存在的不足,提出提升测试设备与试验验证技术匹配性、扩展军用标准测试领域、统一同军种同一平台要求等建议。通过对军用机载平台、设备及分系统关于雷电设计验证标准及测试的分析,为相关产品设计师及试验人员提供设计指标参考,明确产品关于雷电防护的设计要求及验证要求,做到有的放矢,提高设计费效比。

Investigation of Vacuum Arc Voltage Characteristics Under Different Axial Magnetic Field Profiles

Characteristics of the arc voltage under different profiles of axial magnetic field were investigated experimentally in a detachable vacuum chamber with five pairs of specially designed electrodes generating both bell-shaped and saddle-shaped magnetic field profile. The arc column and cathode spot images were photographed by a high speed digital camera. The dependence of the arc voltage on arcing evolution is analyzed. It is indicated that the axial magnetic field profile could affect the arc behaviors significantly, and the arc voltage is closely related to the arc light intensity.

Penetration control by weld pool resonance during gas tungsten arc welding

Presents penetration control by weld pool resonance which occurs when the natural frequency of weld pool is equal to the frequency of sine wave current while the weld pool is excited into oscillation by superimposing sine wave current with definite frequency or regular frequency on DC current, and experiments carried out on detecting resonance signals during both stationary and travelling arc welding with variant frequency pulse current, and concludes with experimental results that penetration control can be realized by weld pool resonance when welding speed is lower than 80mm/min, and this control method is applicable to welding thin (0.5～3.0 mm) plates of carbon steel, low alloy steel, high strength steel and superhigh strength steel, and suitable for alternating polarity welding of stainless steel, titanium alloy steel and aluminum alloy.

基于结构光视觉的GTAW送丝位置实时传感技术研究

核电反应堆冷却剂管道(主管道)是连接反应堆压力壳与蒸汽发生器之间的主要承压设备,被称为核电的“主动脉”.主管道焊接通常采用钨极氩弧焊(gas tungsten arc welding,GTAW)工艺,通过轨道小车进行全位置焊接.然而,受限于坡口的一致性以及设备的稳定性,焊丝与熔池之间的相对位置(简称为送丝位置)在焊接过程中不可避免地出现偏移,破坏了熔池稳定,进而对焊接质量造成严重影响.此外,焊接过程中的高亮弧光以及高温也进一步加大了送丝位置传感的难度.针对以上问题,本文基于结构光视觉传感法,通过分析送丝位置对熔池形貌的影响机制,研究熔池形貌与结构光反射图样之间的对应关系,获得一种能够有效判断主管道GTAW焊接过程中送丝位置的传感方法.试验结果表明,结构光视觉传感技术能够利用熔池表面的镜面特性,将熔池表面的振动状态放大.当送丝位置位于熔池前端时,在熔池前端出现凹陷,并且反映为反射图样右端位置的点阵集中.当送丝位置位于熔池内部时,根据焊丝熔化状态又分为大电流和小电流两种情况:当电流较小时,焊丝在熔池与电弧热量的共同作用下熔化,使得熔池内部出现凹陷,并反映为反射图样中部的点阵集中;当电流较大时,焊丝在电弧热量的作用下熔化,滴入熔池并引起熔池振荡.因此,基于结构光视觉技术能够有效地获取焊丝与熔池的相对位置关系.

基于红外弧光监测技术的机电设备故障预警装置在线监测应用

地铁属于高风险工程,建设周期长,工况复杂,施工过程中涉及的机电设备数量种类多,如配电柜、开关柜、控制柜等均是影响整个地铁建设、运营、检修的关键设备。由于设备长期带电运行,容易引起设备自身温度升高,长期高温过热会导致电气设备的机械强度、物理性能下降,随着温度的不断升高,甚至会导致弧光故障。为解决以上问题,文章提出一种基于红外弧光监测技术的在线监测解决措施,该措施可以准确监测机电设备的温度异常和弧光故障,从而提高机电设备的安全性。

开关柜弧光及温度在线监测系统在大型工矿企业的应用

大型工矿企业用电负荷大,对电气设备长期安全、高效运行要求高,因此,对变配电设备的全方位、系统化的监控有助于提高用电的智能化和自动化水平,进而保障用电安全、节能提效。开关柜弧光及温度智能在线监测系统可实时、准确地进行监测和预警,可大幅提升监测效率,同时具有分区定位功能,故障预警更加明确和立体,从而更加全面保障变配电设备的安全运行。

高铁供电系统10kV箱变弧光保护策略研究

10 kV箱式变电站是高铁供电系统的基础供电设施,在冲击负荷和谐波作用下,箱变内部存在闪络弧光故障的隐患。目前箱变配置的进线熔断器、变压器温度监控、过流速断和纵联差动保护等,限于其动作原理并不能及时切除因绝缘破坏引起的弧光故障。通过剖析电弧模型及电弧光谱特点,确定了弧光和电流双判据的检测方法,并提出针对郑阜高铁的箱变弧光保护配置策略。经弧光保护装置现场安装和实际运行,证明了该保护装置具有良好的效果。

大功率LED车灯铝合金散热器微弧氧化的散热性能仿真研究

大功率LED汽车车灯由于输入功率和器件集成度不断提高,使得芯片结温在短时间内迅速上升,降低了其使用寿命和发光效率,提高LED车灯散热性能是目前研究的主要问题。利用微弧氧化表面处理技术在铝合金散热器表面制备了一层具有微孔结构的微弧氧化陶瓷膜增大其散热表面积,同时陶瓷膜多孔结构产生的烟囱效应能够加强散热过程中热量的对流。微弧氧化陶瓷膜的厚度和孔隙率对散热性能有极大影响。通过建立微弧氧化陶瓷膜的等效模型,仿真模拟结果表明微弧氧化陶瓷膜厚度为28μm、孔隙率为50.26%时,散热器的导热系数最高,热阻值最小,散热性能最好。

穿孔等离子弧焊正面弧光传感技术研究

小孔的稳定性是影响穿孔等离子弧焊焊接过程稳定性及接头质量的重要因素。在等离子弧发射光谱分析的研究基础上，研制了轻便实用的弧光传感器，采用普通光电器件和滤光镜片替代赘重昂贵的光谱分析系统，可以捕捉到表征小孔特征状态的信号。介绍了弧光传感器的组成、物理模型及信号特征。

弧形光源镜头式光幕灵敏度分布研究

针对室内大靶面光幕测试需求,对一种镜头式光幕探测灵敏度进行了分析,探测光幕由弧形光源配接天幕靶组成。介绍了镜头式光幕测试系统的构成,分析了扇面光幕的工作机理,给出了相应的灵敏度计算公式,根据镜头成像和扇面光幕形成原理,研究了光源放置距离R以及镜头物距l对镜头式光幕探测灵敏度的影响,并通过实验进行了验证。研究结果表明:文中所提的镜头式光幕能够正常工作,研究结果对进一步工程化设计提供了参考。

日光温室气象环境综合研究(三)——几种弧型采光屋面温室内直射光量的比较研究

本文计算了北京地区四种弧型采光屋面的温室内10～4月各月平均太阳直接辐射日总量(简称直射光总量),并进行了比较。结果表明10～4月室内直射光总量均以圆面——抛物面组合型温室最高,椭圆面最低。圆面和抛物面相比,冬季(11～2月)前者优于后者,春季(3～4月)相反。

真空开关电弧形态演变实验与仿真研究

真空开关电弧形态演变与其物理特性的变化密切相关,对开关能否成功开断电流有重要影响。本文首先建立了真空开关开断故障电流产生电弧的实验系统。然后利用CMOS高速相机采集电弧燃烧过程,并对电弧形态演变进行了较深入地定性分析。实验结果表明,燃弧过程中,真空电弧起始呈现集聚状态,包含桥柱电弧、扩散柱电弧和收缩柱电弧,电弧明亮,对触头烧蚀严重;在弧柱内高气压作用下,电弧转变为扩散状态,包含了亚音速和超音速电弧流动,电弧变暗,对触头烧蚀减轻;最终电弧随电流减小,开距增大而熄灭。最后利用电弧MHD模型仿真计算了电弧扩散阶段的光强变化,计算光强与电弧图像明亮度变化趋势吻合,可用于定量分析电弧形态变化。研究工作有助于提出电弧调控策略,从而成功开断大电流。

基于多信息融合的故障电弧保护系统的应用研究

在以故障电弧弧声、弧光、短路电流为表征信息的基础上,提出了一种新的电弧保护方案。以发生燃弧之前的弧声为判据,建立了故障电弧预警机制;以燃弧伴生信号弧光、短路电流为判据,建立了故障电弧的报警机制。实验表明,该系统可以对开关柜的故障电弧起到双重保护作用。

弧光法与激光视觉法检测熔池振荡特征的对比分析

为了研究不同焊接条件下激光视觉法与弧光传感法对脉冲GTAW焊熔池振荡信号的传感效果,分别建立了相应的试验系统,并进行了提取脉冲GTAW定点及连续焊熔池振荡频率的试验,对比分析了两种方法的传感效果.结果表明,定点焊时弧光传感法与激光视觉法都能够稳定并准确的检测出熔池振荡频率;连续焊时随着焊接速度的提高弧光法传感获得熔池振荡信号质量变差,而焊接速度的变化对激光视觉法获得熔池振荡信号质量影响较小.因此在连续焊接条件下,激光视觉法具有更好的适应性.

不锈钢等离子弧焊熔池小孔行为的弧光传感研究

针对不锈钢穿孔等离子弧焊过程，熔池小孔的特征行为与弧光光谱辐射强度之间的关系进行了光谱试验研究。随着小孔的形成与闭合，弧光光谱辐射强度产生了形似于负脉冲信号的显著跃变，该跃变信号对于预测小孔的形成和闭合是极为有利的，而且通过检测敏感谱线的辐射强度可以优化传感信号品质。

基于弧光反射的焊缝图像获取及图像处理

在CO2气体保护焊过程中,获得便于图像处理的高质量图像是焊缝跟踪的关键问题。首先,依据曲面反射体反射弧光的原理,在机器人焊炬上构建了一套有抛物面反射镜的结构,借助弧光,通过反射体产生平行光,照射到摄像机能够看到的区域,并使该区域的照度限定在摄像头可接受的范围;其次,根据短路过渡焊接过程的特点和飞溅的方向,讨论了该条件下获得图像的可用性;最后,运用机器人微移动算法,对获取图像进行了处理。试验结果表明了这种方法的有效性。