点焊信息在线监测与评估在航天器舱体结构中的应用

航天器密封舱涉及点焊位置几百处。在点焊过程中监测并控制熔核尺寸、冶金缺陷,保证接头质量是十分迫切的。针对航天器密封舱点焊质量在线监测的需求,搭建了一套点焊信息在线监测与评估系统,通过统计分析采集到的原始特征信息值,获得了压力曲线和动态电阻的特征值,实现了对焊点飞溅、虚焊(或焊点熔核偏小)质量的在线评估。验证结果表明该系统具有较高的可信性。研究成果已应用于某型号密封舱桁条加强筋的焊接生产中。为航天器数字化车间的建设提供借鉴,有力提升了航天器研制过程中的质量检测和产品数据包数字化追溯能力。     

基于LabVIEW的直流点焊数据采集系统

笔者研制的用PC机控制的电阻点焊机,其数据采集系统不仅采样速度快、存储数据容量大、系统可靠性高,且实现了点焊参数的可视化、焊点质量的在线评估及历史焊点数据的存储.利用LabVIEW语言开生了直流点焊数据采集系统,对焊接电流、电极压力及电极位移信号进行实时采集,为有效地评估焊点质量提供了可靠的保证.     

铝合金点焊在线监测数据库的构建

以所开发的铝合金点焊在线监测系统为基础,构建了在线监测数据库.数据库通过与基于LabVIEW开发环境的在线监测系统相连接,实现了焊点质量特征参数及焊点原始特征信息的实时记录与保存.数据库为用户提供了焊点信息及人员信息的多种查询、管理功能,实现了点焊生产的信息化管理,非常适合航空航天产品的生产管理及该厂的实际情况.数据库信息为在线监测系统提供参数优化数据源,通过均值控制图法实现对在线监测系统焊点质量判定临界阈值的优化.结果表明,数据库的参数优化功能使铝合金点焊在线监测系统达到了较高的判定精度,并已在航空航天产品的点焊生产中得到应用.     

基于信息融合技术的焊点质量评估

基于点焊焊接过程电极位移、动态电阻信号的同步采集和特征分析,从2种信号中提取若干特征参量,依据特征参量与焊点接头抗剪切力间的相关性分析结果,选取特征参量建立数据集,利用多元线性、非线性、支持向量机统计分析方法实现多信息融合,构建焊接过程监测参量与焊点强度之间的回归映射模型.进而实现对未知焊点样本强度的预测.交叉有效性检验结果表明以相关性显著的特征参量建立的多元线性回归、非线性回归、支持向量机回归预测模型,对于评估焊点质量是有效的,其中支持向量机回归预测有效性最为显著,可作为进一步研究和实现在线质量监测的方法.     

基于无线局域网的点焊质量监测系统

设计了基于Zig Bee网络的电阻点焊无线监测系统,重点介绍系统的软、硬件构成、无线网络的拓扑结构以及系统的工作流程。无线监测系统主要由下位机监测模块、Zig Bee无线通信模块以及监测中心三部分构成,无线局域网采用网状拓扑结构。系统通过多参数监测焊接车间每台焊机的焊接过程,充分利用各参数所包含的质量信息,建立能够反映焊接质量的数学评估模型,实现了电阻点焊焊接质量的在线评估,并通过动态电阻特性曲线来表示评估结果。系统运行结果表明,Zig Bee无线网络抗干扰能力强,信号传输稳定,系统整体响应速度快,完全可以达到电阻点焊过程网络化实时监测的目的。     

焊接检验及其设备

继电器引线的逆变电阻点焊质量智能监测；基于焊点压痕的伺服焊枪点焊质量在线检测方法；低压电器产品点焊过程中焊接质量的检验；CO2焊接熔池直接视觉图像传感研究；电阻点焊质量在线无损估测.     

智能点焊专家系统实时数据采集与通信

介绍了电阻点焊实时参数采集与通信的工作原理，分析了系统上、下位机的软、硬件设计。实验结果表明，采用设计的点焊实时数据采集与通信系统，能够准确测量焊接电流和电极间电压等点焊过程参数的动态变化，并可写入点焊专家系统实时数据库，为建立智能点专家系统，实现焊点质量在线评估和实时管理奠定了基础。     

多元化铝合金直流点焊质量监测系统的研发

为了克服由于多种电阻点焊质量影响因素引起的单参数检测技术的不足,充分利用点焊过程中各种参数所提供的熔核质量信息,工作中构建了以焊接磁场、焊接电压、电极位移,作为铝合金点焊质量评定特征信息的铝合金点焊质量监测系统。试验证明,监测系统能够高速准确地采集铝合金点焊过程的多个特征信号,并能有效反映点焊过程中焊点熔核的变化,对焊点质量作出准确判断,满足点焊过程质量监测的要求。     

多元化铝合金直流点焊接质量监测系统的研发

为了克服由于多种电阻点焊质量影响因素引起的单参数检测技术的不足,充分利用点焊过程中各种参数所提供的熔核质量信息,工作中构建了以焊接磁场、焊接电压、电极位移,作为铝合金点焊质量评定住处特征信息的铝合金点焊质量监测系统.试验证明,监测系统能够高速准确地采集铝合金点焊过程的多个特征信号,并能有效反映点焊过程中焊点熔核的变化,对焊点质量作出准确判断,满足点焊过程质量监测的要求.     

基于信号特征提取的电阻点焊质量在线评判

以焊点接头强度作为焊点质量评判的指标,通过对点焊过程焊接电流、动态电阻、电极位移信号的同步采集和特征分析,提取若干特征参量监测点焊过程,依据特征参量与焊点接头抗剪强度间的相关分析结果,选取来自不同监测信号的7个特征参量建立了表征点焊过程的特征模式,并将此转化为计算机可以识别的模式矩阵,同时以焊接电流参数为模式分类的依据,建立不同模式矩阵类别和焊点接头抗剪强度之间的映射,将模式矩阵作为Hopfield神经网络的记忆样本存储于网络,利用网络联想记忆的功能实现对未知样本点焊过程的模式识别,进而实现点焊质量的评判。网络测试结果表明,利用Hopfield网络进行焊点质量在线评判可以得到满意的效果。     

On-line evaluating on quality of mild steel joints in resistance spot welding

A method was developed to realize quality evaluation on every weld-spot in resistance spot welding based on information processing of artificial intelligent. Firstly, the signals of welding current and welding voltage, as information source, were synchronously collected. Input power and dynamic resistance were selected as monitoring waveforms. Eight characteristic parameters relating to weld quality were extracted from the monitoring waveforms. Secondly, tensile-shear strength of the spot-welded joint was employed as evaluating target of weld quality. Through correlation analysis between every two parameters of characteristic vector, five characteristic parameters were reasonably selected to found a mapping model of weld quality estimation. At last, the model was realized by means of the algorithms of Radial Basic Function neural network and sample matrixes. The results showed validations by a satisfaction in evaluating weld quality of mild steel joint on-line in spot welding process.     

焊点质量监测与管理系统的设计

针对轿车焊装总成过程柔性化需求,提出对每一个焊点质量进行监测的全新质量保证模式。根据电阻点焊生产过程特点,构建了轿车车身总成工艺焊点的质量监测与管理系统。采用软件工程方法进行系统需求分析、系统模型运行机制分析、结构功能和数据库设计;采用VB 6.0面向对象编程语言进行信息监测、质量评判、报表生成、信息管理等模块的设计。实际测试表明,该系统可实现每一焊点的质量信息实时监测、故障诊断、质量评判和报表管理等功能,操作简单、方便,是一种低成本的质量监控方法。     

多参数点焊质量的偏最小二乘综合评价方法

将一种新型的统计回归方法--偏最小二乘(PLS,partial least square)方法用于点焊质量的多参数监测与分析中.借助于提取主元的思想,利用PLS方法对于点焊参数和焊接质量之间的相关信息进行筛选和综合,讨论和分析了点焊参数的各种数据信息.在此基础上,建立了点焊质量多参数综合评价模型.结果表明,该方法可以有效解决点焊质量综合评价模型中点焊参数存在的高维及多重相关性问题,建立的综合评价模型具有良好的评估能力.     

基于焊点表面图像处理的点焊质量监测

以采集的电阻点焊接头表面的数字图像作为信息源,探索了一种新的点焊质量无损监测方法.首先,通过图像特征分析,焊点表面图像被划分为4个环形特征区域,提取环形特征区域面积作为表征焊点质量的特征参数.其次,根据特征区域面积与焊点抗剪强度的相关性分析结果,选择了相关性显著的3个特征参数作为输入向量,焊点抗剪强度作为输出向量,建立了点焊质量的RBF神经网络监测模型.仿真分析和验证结果表明,基于焊点表面图像特征信息处理监测点焊质量的方法是可行的.     

变极性等离子弧焊的嵌入式控制系统设计

采用以Cortex-M4为核心的微控制器STM32F407VGT6,设计了变极性等离子弧焊的过程控制及焊接数据采集系统。该控制系统实现了焊接过程中对焊接参数的输入、显示、调用、存储以及实际焊接参数的采集和监控功能,并实现了焊接过程中焊接参数的PID反馈调节。不仅能实现主站PC对焊机的远程控制,还可将微控制器采集到的焊接数据实时上传进行监测,并根据监测情况,实时修正焊接工艺参数,以达到更高的焊接工艺要求和获得更好的焊接质量。     

博世UIR技术在汽车高强钢电阻点焊上的应用

根据高强钢板的物理特性,介绍高强钢板电阻点焊的难点,通过优化焊接参数,如增大焊接压力、延长焊接时间、减小焊接电流、增加焊前预热、减小修磨间隔点等可以有效消除高强钢点焊过程中的焊点毛刺、焊点裂纹和熔核缩孔等缺陷。简述博世UIR系统的动态电阻检测原理、恒功率补偿原理和焊点质量监控原理。采用UIR系统采集并建立焊点的标准动态电阻曲线,根据标准动态曲线对点焊过程进行能量补偿,有效弥补高强钢点焊常见的飞溅导致的能量损失,提高焊点质量。通过UIR系统监控功能有效保障焊点质量和点焊过程的稳定性,满足高强钢实际生产需要,并延长电极使用寿命。     

基于空间电荷采集实现电子束焊接过程实时监控的装置及方法

为了实现电子束焊接过程的在线监控,保证焊缝成形质量,研制了一套空间电荷信号采集处理系统,系统由传感采集模块、信号处理模块和显示分析模块组成.通过多组6061铝合金平板对接焊接工艺试验,实时采集焊缝熔池正上方8个位置的电荷,分析电荷信号波形特征与焊接成形质量关系规律,建立了波形变化对焊缝成形质量判据准则.结果表明,该系统采集的信号波形能够有效的评价焊接过程稳定性,以及实时判断焊偏、未熔合、焊穿等成形缺陷.     

Effects of modeling means on properties of monitoring models of spot welding quality

Analyzing and modeling the relation between monitoring information during welding and quality information of the joints is the foundation of monitoring resistance spot welding quality. According to the means of modeling, the known models can be divided into three large categories: single linear regression models, multiple linear regression models and multiple non-linear models. By modeling the relations between dynamic resistance information and welding quality parameters with different means, this paper analyzes effects of modeling means on performances of monitoring models of resistance spot welding quality. From the test results, the following conclusions can be drawn: By comparison with two other kinds of models, artificial neural network (ANN) model can describe non-linear and high coupling relationship between monitoring information and quality information more reasonably, improve performance of monitoring model remarkably, and make the estimated values of welding quality parameters more accurate and reliable.     

激光焊接质量诊断技术的最新进展

激光焊接质量诊断技术对于保证焊接质量、满足生产需要具有重要意义。近年来,多传感器融合、现代模式识别、同轴信号采集等新技术被广泛应用于这一领域,技术的进步使得系统正从简单的过程稳定性监测向质量诊断方向发展。简要介绍了几种典型的激光焊接质量诊断系统,并分析了现有系统的不足及发展方向。