基于机器人焊接的视觉传感系统研究综述

综述了焊接机器人传感系统的研究现状,比较了目前常用的焊接机器人传感技术,重点分析了被动视觉技术和基于激光三角测量原理的主动视觉技术在焊接中的应用,并给出了国内外的开发实例。

BT5-1钛合金与C-103铌合金的真空电子束焊接工艺研究

基于BT5 1钛合金与C 103铌合金性能的分析和电子束焊接的特点,实现了 BT5 1 与 C 103 的电子束焊接。试验结果表明:选用合适的电子束焊接工艺规范连接的BT5 1与C 103的接头成形良好,没有产生裂纹等缺陷。占空比对焊接质量有重要影响。

短路过渡焊接电源系统建模及仿真研究

通过分析焊接过程中产生飞溅的原因,提出了可变电感的电流波形控制方案,应用Matlab/Simulink建立了逆变焊接电源系统的仿真模型。该模型包括弧长变化模型、电弧负载模型、逆变电源占空比模型、焊接电路模型,特别是从飞溅控制方面考虑建立了可变电感仿真模型。试验波形与仿真波形对比表明了此模型的合理性,从而为深入焊接电源研究提供了一定的理论基础。

大电流密度MAG焊接试验研究

以导电嘴至工件的距离、焊接速度、气体流量、送丝速度为因素对大电流密度(大于442A/mm2)MAG焊接进行了正交实验研究,为开发实用的大电流密度MAG焊接工艺提供了参考。

大电流MAG焊接接头弯曲性能研究

采用无氦多元气体保护大电流MAG焊接技术焊接了A5 72接头 ,对接头进行了弯曲性能试验 ,用光学显微镜、扫描电镜和EDAX分析了接头侧弯脆性断口。结果表明 ,弯曲试验时产生的脆断与焊缝金属中有非金属夹杂物、焊缝金属中C、Ti含量较高以及焊缝金属中有马氏体组织等因素密切相关。在弯曲时 ,焊缝金属中存在的非金属夹杂物形成裂源 ,在小线能量焊接时焊道间热影响区组织中存在的大量粗大马氏体组织 ,使焊缝金属在裂纹萌生区和开始扩展阶段为解理断裂。在大电流MAG焊时 ,适当增大线能量以利于非金属夹杂物的逸出并避免马氏体的形成 ,降低焊缝金属中的C、Ti含量 ,从而改善接头韧性。

基于petri网的焊接柔性制造系统信息建模的研究

由于焊接柔性制造系统(FMS)的控制具有高度的复杂性，其信息资源的变化具有分布、并发和异步等特性，传统的控制方法很难进行有效的控制，利用petri网(PN)控制理论，能对系统的各种信息并发、同步等状态很好的利用而建立完整的模型。本文利用具有约束弧的焊接有色时间PN的方法对焊接柔性加工系统进行了建模(SWTCPN模型)，并在理论上给出了其分析，证明了模型的正确性，也拓展了petri网的应用范围。

超声冲击对焊接结构残余应力的影响

以Q345钢结构箱型柱为对象,研究了超声冲击工艺对焊接残余应力的影响.对电渣焊和埋弧焊两种焊缝进行了超声冲击试验,其中埋弧焊焊缝采用了全覆盖冲击和焊趾冲击两种冲击工艺.残余应力测量表明,采用冲击工艺,可以在焊缝表面一定深度(小于3mm)下产生压应力,最高测得-134MPa;焊趾冲击不但使焊趾表面产生压应力,也降低了焊缝的残余应力.对非熔透埋弧焊和熔透埋弧焊焊缝的测量结果显示,在盲孔法测量的深度范围内,超声冲击可降低焊缝最大主应力约34%～55%.

GH4169高温合金惯性摩擦焊接头晶粒分布特征

GH416 9镍基高温合金的显微硬度、组织和性能对热加工工艺很敏感 ,工艺控制不当 ,将会产生粗晶、混晶现象 ,影响持久缺口敏感性、冲击韧性等性能。试验发现在GH416 9高温合金惯性摩擦焊管接头中 ,沿轴向焊合区附近具有超细晶%D细晶的晶粒分布特征。根据GH416 9合金动态再结晶的特点 ,结合惯性摩擦焊过程的特有热变形条件 ,本文对上述现象进行了分析 ,研究结果表明 ,GH416 9合金惯性摩擦焊接过程中温度、应变、应变速率是造成焊接区细晶和超细晶组织的根本原因。GH416 9合金惯性摩擦焊接头焊合区中热变形金属的动态再结晶过程进行的相当剧烈而充分 ,其晶粒组织呈细小均匀的等轴晶特征 ,尽管存在着晶粒组织的不均匀性 ,但未发现粗晶和混晶现象。

铝合金焊接新技术在汽车制造中的应用

详细介绍了近年来国内外出现的铝合金焊接新技术(激光焊、激光-电弧复合焊以及摩擦搅拌焊)的原理、工艺特点以及在汽车制造中的应用。

GH4169高温合金惯性摩擦焊接头动态再结晶过程

当温度、应变、应变速率达到一定条件时 ,GH4 16 9镍基高温合金在惯性摩擦焊接过程中易发生动态再结晶。本文研究结果表明 ,由于GH4 16 9合金惯性摩擦焊接时间很短 ,动态再结晶进行得相当充分 ,而动态回复不足 ,在动态再结晶的过程中还可以看到有些结晶过程还处于形核阶段 。

移动焊接机器人坡口自寻迹的切入角算法

为正确建立位姿调整轨迹规划的坐标系,研究了移动机器人在自寻迹过程中的关键问题——切入角的计算.结合工程应用实际,基于激光视觉传感器并根据不同的焊接坡口形式提出了3种切入角算法,同时分析了每种算法的利弊和适用场合,并重点讨论了激光视觉传感器扫描坡口方式的切入角算法.该算法不严格依赖坡口加工精度,也不需要知道确切的坡口形式,提高了算法的实用性和可靠性.试验结果表明,所提出的3种切入角算法是切实有效的,能够满足实际焊接工程需要.

基于由阴影恢复形状法的焊接熔池表面高度获取

在Lee-Kuo通用反射图模型的基础上,提出了变因子反射图方程求解方法,采用超松弛方法从实际成像条件下的合成图像中计算出球面的高度.分析了焊接过程中的成像特点,得到了铝合金焊接熔池表面的反射图模型,并针对焊接熔池边缘不光滑特点,提出了实际表面光滑约束条件,计算了铝合金非熔化极气体保护焊(GTAW)熔池表面高度.结果表明,计算结果能够反映熔池的下塌趋势.

焊接熔池正面几何参数和背面熔宽的数据提取方法

不论熔透控制还是焊缝跟踪 ,都需要实时或离线提取焊接熔池正面或反面的几何参数 .在小电流脉冲 TIG焊接试验条件下 ,为了获得训练焊缝熔透神经网络模型的大量数据 ,提出了一套方法 ,包括用于实时提取焊接熔池正面几何参数的算法和离线提取焊缝背面熔宽的摄影测量法 ,并采用 C+ +语言开发了相应的软件 .试验证明 。

外加纵向磁场惰性气体保护钨极电弧焊接熔池流动模型

在惰性气体保护钨极电弧焊接 (GTAW)过程中 ,引入纵向磁场焊接 .它是以 LD1 0 CS铝合金为焊接材料 ,水冷紫铜板为阳极 ,实验用探针法测定外加纵向磁场 GTAW焊接电弧电流密度的径向分布 ,并在此基础上用磁流函数法详细推导了外加纵向磁场 GTAW焊接熔池流体所有体积力的表达式 ,建立了外加纵向磁场作用下焊接熔池流体流动和传热过程的新模型 .该模型考虑了外加纵向磁场的附加作用 ,使之更能接近外加纵向磁场 GTAW焊接的实际 。

TIG焊接电弧与熔池统一模型有限元分析

根据磁流体动力学理论以及焊接的实际情况,建立了三维TIG焊接电弧与熔池的统一数学模型,避免了对电弧以及熔池界面条件的假定,使得对焊接电弧与熔池行为的分析与实际情况更近了一步。运用该数学模型对TIG焊接电弧和熔池的流场和热场进行了有限元分析。采用等效比热法来确定液相分数,假定固液相等同区来解决工件熔化区与非熔化区的移动边界。结果表明：用数学模型模拟出的电弧行为特征以及熔池形状与试验结果相吻合。

等离子堆焊涂层成分优化及耐磨性能研究

为了提高材料表面的耐磨性,在Ni60基体合金粉末中加入了铬、锰、钨粉末,配置了一种新的合金粉末,并在Q235钢板上进行了等离子堆焊试验。以铬、锰、钨粉末的含量为因子,以硬度为指标,采用三水平三因子正交表进行统计分析,得到了较优粉末配方为：ω(Cr)=10%,ω(Mn)=4%,ω(W)=7%,余为Ni60基体合金粉末。磨损试验结果表明：Q235钢板表面的耐磨性得到了提高,且随堆焊层硬度的增加,其耐磨性增强。

数字化TIG焊机菜单式人机交互系统的研究

在采用TMS320F240数字信号处理器和AT89C2051单片机的DSP-MCU双处理器实现集实时信息采集、实时信息处理、实时控制算法运算、实时控制等为一体的全数字化TIG焊机多任务系统的基础上,用菜单式键盘输入和液晶显示LCD-LiquidCrystalDisplay数字化输入/输出设备,实现了面向用户、操作灵活方便的可进行TIG焊接工艺参数设置修改和焊接现场信息显示参数修改的数字化信息化人机交互系统。这种人机交互系统作为全数字化TIG焊机多任务系统的一项任务,与其他任务的时间协调是影响其稳定可靠操作的关键。实验结果表明:该系统运行稳定,操作灵活,现场显示明了;参数设置精度高,抗干扰能力强。

基于数字信号处理器和LabView的焊接电源系统

介绍了基于数字信号处理器 ( DSP)控制的气体保护焊接电源 ,以及在此数字化焊接电源的基础上 ,采用实验室虚拟仪器工程平台 ( Lab View)技术建立的焊接电源系统研究平台 .通过数字信号处理控制和自调节以及柔性化的控制程序实现合适的电源外特性、网压补偿、焊接电压及电流的反馈、送丝机构等 ,大大增强了焊接电源的稳定性和可靠性 ;在基于虚拟仪器 Lab View技术建立的焊接电源系统研究平台上 ,对焊接过程中焊接电流和焊接电压信号进行采集 ,并加入时刻标定信号表示焊接过程的不同阶段 .焊接过程实时采集和显示各个信号波形 ,并对焊接电流和焊接电压统计分析运算 ,得到焊接过程主要参数的概率密度分布图 .实验表明 ,该系统工作稳定 ,满足研究工作需要 .

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。

CO_2弧焊过程质量评价技术的研究进展及发展趋势

CO2气体保护焊以其高效率、低成本而得到广泛应用,但其存在的焊接飞溅问题和CO2弧焊设备的脱技能化调节问题却长期困扰焊接研究者,一直都是CO2弧焊技术发展急需解决的问题。同时,对CO2焊接过程进行参数检测和质量评价成为CO2弧焊技术的研究热点。在此对国内外CO2电弧焊过程质量评价技术进行了综述,介绍了各种评价技术的原理、具体实施方法,并比较其优缺点。对CO2电弧焊过程质量评价技术的应用前景及发展趋势进行了展望。