基于全包络权重算法的超声波法残余应力无损测量系统

超声波法残余应力测量基于声弹性效应,针对超声波法测量精度的若干影响因素,为更精确的测量焊接残余应力,提出全包络权重算法,同时考察应力梯度引起的超声信号包络不同位置参考点信号差. 用虚拟仪器软件实现,使超声波法焊接残余应力测量误差大大减小,实现了焊接残余应力超声波法的高精度测量. 使用不确定度对开发的高精度超声波法测量系统的测量精度进行了表征及评价,焊接残余应力场多次重复测量试验结果表明,基于全包络权重算法的高精度超声波法残余应力测量系统不确定度大大减小,焊接残余应力测量结果更为精确稳定.     

基于全包络权重算法的超声波法残余应力无损测量系统

基于声弹性效应超声波可以无损检测出结构内部应力,克服了传统应力测量方法费时耗力破坏体积庞大等缺点.针对超声波法测量精度的若干影响因素,为了更准确的表达焊接残余应力场,提出了全包络权重算法,并使用虚拟仪器软件实现.结果表明,该方法使测量的误差大大减小,实现了焊接残余应力超声波法的高精度测量.使用不确定度对开发的高精度超声波法测量系统的测量精度进行了表征.     

双丝焊铝合金平板残余应力梯度超声波法建立

在假设无限小波叠加在各向同性变形弹性体基础上,推导了超声波法应力测量的理论基础声弹性方程,特殊条件下简化出临界折射纵波声弹性方程.建立了超声波法焊接残余应力测量系统,选用对应力敏感的临界折射纵波作为测量波形,对20 mm厚X坡口双丝焊对接2219铝合金平板纵向残余应力场梯度进行了测量,获取了纵向残余应力场引起的声时差信号分布,用MARC软件计算了铝合金残余应力场纵向应力的分布,与声时差信号的趋势进行了对比,趋势符合.为超声波法重建焊接残余应力场作了准备.     

低碳钢双丝焊平板横向残余应力超声波法测量

介绍了超声波法应力测量的理论基础声弹性方程,特殊条件下简化临界折射纵波声弹性方程.建立了超声波法测量焊接残余应力系统,实现了高精度信号提取,使用特制变角度超声波探头,选用对应力变化敏感的临界折射纵波作为测量波形,对低碳钢双丝焊对接平板横向残余应力场实现了无损测量.结果表明,测量结果可靠,测量过程实时无损快速.分析了测量数据波动的原因.建立的超声波法应力无损测量系统为焊接结构服役状态在线可靠性评估奠定了基础.     

激光全息小孔法验证超声波法残余应力无损测量

基于声弹性效应,超声波可以无损检测出结构内部应力.利用建立的基于临界折射纵波的超声波法焊接残余应力测量系统,对低碳钢双丝焊纵向焊接残余应力进行了实时快速无损测量.使用激光全息小孔法对超声波法测量系统的测量结果进行了验证.对两种方法的测量过程和测量结果进行了对比.结果表明,超声波法测量结果可靠,声波法克服了传统应力测量方法费时、耗力、破坏、体积庞大等缺点,整个设备轻便,可单人手提.系统支持程序使测量操作简便,过程实时快速.     

控制焊接残余应力方法的超声波监控

为了减少焊接件的残余应力测量时间,基于声弹性效应,采用对应力最为敏感的临界折射纵波,建立了焊接残余应力超声波测量系统,可以准确的检测出焊接结构的内部应力.用该测量系统对随焊旋转挤压法、随焊冲击碾压法、电磁冲击法、预置应力法等一系列降低焊接残余应力的控制方法进行了监控,试验结果给出了各控制方法的残余应力降低程度,确认了工艺参数的合理性.该试验过程无损快速克服了传统切割释放测量方法的耗时费力,加快了控制方法的研制进程.     

300km/h高速列车车体残余应力超声波法无损测量

高速列车车体采用铝合金焊接结构,高速列车起动快和制动,交会对接和出入隧道,车体承受应力复杂,车体残余应力分布迫切需要关注.基于声弹性效应,超声波可以无损检测出结构内部应力.开发了超声波法焊接残余应力测量系统,克服了传统应力测量方法费时耗力、破坏、体积庞大等缺点.对高速列车车体侧墙部位的焊接残余应力进行了实时快速无损测量,为服役状态下高速列车车体结构安全评估和疲劳寿命预测奠定了基础.提出了焊接结构安全评定虚拟样机的工程应用设想.     

超声波法曲面工件残余应力测量

开发了超声波法焊接残余应力测量系统.用该系统配合平直探头对曲面工件的焊接残余应力进行测量尝试.将超声波法获得的测量结果与激光全息小孔法的测量结果比较,超声波法测量所得的焊接残余拉压应力区间与小孔法相同,分布曲线较小孔法测量结果缓和,最大拉压应力均要小于曲面工件中实际拉压应力.根据试验结果,结合名义声弹性常数表达式分析了...     

薄壁LY12铝合金焊接残余应力超声波法无损测量及验证

传统残余应力破坏测量方法无法满足焊接结构服役状态下的应力测量,无法实现结构的无损应力测量.基于声弹性原理,超声波法可以无损测量出结构内部的残余应力.使用临界折射纵波进行薄壁结构件测量时,易激发Lamb波和Stonely波等特殊波形,将影响测量的准确度.开发了适用于薄壁结构件测量的新型超声波法焊接残余应力测量系统,对厚度为2mm的两种LY12薄壁焊接结构进行了测量,测量过程实时无损快速.用切割释放法和有限元模拟进行了验证.结果表明,该测量系统准确可靠,为航天器薄壁焊接结构服役状态在线可靠性评估奠定了基础.     

箱型搅拌摩擦焊结构残余应力超声波法测量

基于声弹性效应,超声波可以无损检测出结构内部应力。针对箱型搅拌摩擦焊接结构,使用超声波法对其残余应力分布进行了无损快速测量。结果表明纵向残余应力分布在焊缝附近表现为较高的拉应力,在轴肩作用区域一定距离之外迅速下降并转变为压应力,横向残余应力很小,纵向残余应力峰值出现在前进侧一侧,搅拌摩擦焊接头焊缝两侧的纵向残余应力分布明显地表现出不对称性。分析认为搅拌焊接残余应力的分布特点由其复杂的材料流动和焊接温度场共同作用造成。     

Distortion-oriented welding path optimization based on elastic net method and genetic algorithm

The optimization of welding path is one of the most combinatorial problems in robotic welding. This paper is focused on the optimization for both productivity and quality in robotic welding. The productivity related scheduling problem is similar to the well-known traveling salesman problem (TSP). An optimization strategy for TSP based on the “elastic net method” (ENM) and artificial neural network is suggested in this paper. So for the most welding points which have less influence on the final distortion, they can be arranged in a better way that the welding robot can reach all the points and the total distance is the minimum. For the rest of the welding points, distortion and residual stress are the two main factors concerned. A thermo-mechanical model is developed to predict residual stress and distortion, and a welding sequence with minimum distortion has been found using a genetic algorithm (GA). These two solutions are integrated into the whole optimal welding path according to “nearest neighborhood criterion”. Finally, the optimization strategy is successfully carried out on a real product.     

基于改进蜂群算法的焊接机器人路径规划方法研究

针对焊接机器人的运动特点及焊接工作过程中焊枪的避障问题,提出基于改进人工蜂群算法的机器人避障焊接路径规划策略。首先针对传统人工蜂群算法存在的问题,将Lévy(莱维)分布引入到人工蜂群算法侦查蜂寻找新蜜源的过程中,代替其原有0～1之间的随机分布过程,形成了基于Lévy飞行的改进型人工蜂群算法,然后将其应用到焊接机器人的路径规划问题中,并进行了仿真实验。结果表明:改进后的方法能够得到最优的焊接避障路径,且寻优速度快、过程稳定。该方法可用于解决焊接机器人避障路径规划问题。     

大型三维复杂构件双机器人协同焊接智能路径规划方法

大型三维复杂构件是船舶、海洋装备、集装箱等的重要组成部分,其焊缝种类较多、空间分布复杂,部分焊缝存在协同同步弧焊焊接、焊接方向等特殊焊接工艺约束,现有协同焊接规划方法难适用于这类复杂场景。提出全局与局部相结合的双机器人协同焊接路径规划多阶段寻优方法;建立复杂构件三维空间焊缝模型以及双焊接机器人协同模型;根据协同同步焊焊缝的数量将构件划分出相应数量的分块,通过蚁群算法求解每一焊接分块的局部路径规划近似最优解;通过遗传粒子群算法进行多分块间的全局路径规划。仿真结果表明:通过分块划分多阶段寻优的方法可以有效地解决特殊焊接工艺约束下的大型三维复杂构件双机器人同步焊接路径规划问题。     

基于改进人工蜂群算法的无人机航迹规划研究

为应对无人机遇到的复杂任务状况,快速寻找一条可行较优航迹,通过改进初始化蜜源方式、引入模拟退火算法的Metropolis准则、引入复合形法等对人工蜂群算法进行改进,提出了一种基于改进人工蜂群算法的无人机航迹规划方法。针对无人机航迹规划问题建立数学模型,采用该改进人工蜂群算法进行寻优,并通过MATLAB进行仿真验证。仿真实验结果表明,该改进人工蜂群算法有效提高了无人机航迹规划的鲁棒性、收敛速度和精度。     

基于HPSO算法的CNC在线检测路径规划

CNC在线检测路径规划直接关系到在线检测效率,为生成最短的无干涉检测路径,文章提出一种基于混合粒子群算法(HPSO)的在线检测路径规划方法。采用先避障后优化的规划策略,规划出无干涉的初始检测路径,基于旅行商问题建立优化模型,使用HPSO算法优化测点间检测顺序及特征间检测顺序。针对典型工件进行在线检测路径规划及检测实验,相比于基本粒子群算法的优化结果和人工规划结果,该方法在保证测头安全的前提下,有效缩短检测路径长度,提高了检测效率。     

基于APG算法的多焊接机器人路径规划研究

为解决多机器人同步焊接路径规划不合理问题,提出一种基于蚁群的融合算法（APG）。首先将多机器人路径规划问题转换为MTSP数学模型,使用kmeans算法将MTSP问题转换为多个TSP问题;其次采用提出的APG算法来优化TSP问题,同时与ACO算法和PSO_GA算法进行实验结果对比,证明APG算法的优越性;最后在ROBCAD中建立三维模型,对可达性、干涉性等实际应用中存在的问题进行仿真,验证算法的有效性。实验结果表明:所提出的APG算法同其它路径规划算相比能够得到更佳路径。     

基于双机器人协调焊接标定算法

针对双机器人协调焊接任务,对双机器人工具坐标系（TCF）及基坐标系的标定进行研究,提出一种利用四元数法进行位姿坐标表示的工具标定算法以及"基于公共靶标的三点两步法"的双机器人基坐标系标定方案.根据向量的旋转理论,推导出四元数与旋转矩阵的对应转换关系,简化了TCF标定计算.将标定获得的两初始旋转矩阵差值的F-范数作为优化目标函数,利用拉格朗日乘数法进行优化求解,获得双机器人标定的精确值.最后采用上述标定策略进行了TCF标定及双机器人标定试验.结果表明,该方法可有效减少标定误差、提高标定精度.     

基于改进多目标平衡优化器算法的点焊机器人路径规划

点焊机器人在工业领域内被广泛应用,合理的焊接顺序可以提高生产效率。为了实现点焊机器人的路径最优规划,针对点焊路径和工作时间建立多目标问题模型,提出一种融合改进快速非支配排序的多目标平衡优化器算法(DMONEO)。加入快速非支配排序,并采用生存评分策略替代拥挤度因子,可以更好地保持种群的多样性,防止DMONEO过早收敛。TSPLIB基准实验结果表明,DMONEO算法相比于其他算法性能表现更好。最后在实际点焊机器人的路径规划应用中进行仿真实验并与其他算法对比,结果表明提出的算法得到的优化效果更好,耗时更短。     

双机器人协调焊接任务规划及仿真

针对复杂曲线焊缝,对一台机器人夹持待焊接的工件,另一台机器人对物体进行焊接的双机器人协调焊接运动问题展开研究,建立了双机器人协调焊接坐标系,采用非主从式运动学轨迹规划,给定待焊接物体上某一点u的位姿,通过点u到焊接机器人和夹持机器人工具末端的两个约束矩阵,分别计算得到焊接机器人和夹持机器人的末端轨迹;焊接过程采用船形焊缝约束,保证焊枪与焊缝在弧焊过程中始终处于接头成形良好的位置,建立双机器人协调焊接Solidworks-SimMechanics仿真平台,并对一个管道直角钢制弯头的协调焊接进行了运动学轨迹规划和仿真.结果表明,建立的平台能精确和有效地对双机器人协调焊接运动进行任务规划和分析,机器人运动轨迹与规划的轨迹一致.     

基于路网的车辆路径规划融合算法究

针对室外区域非结构化道路环境，为了同时解决全局路径规划问题和局部路径规划问题，提出一种基于Floyd算法、A*算法和人工势场法的路径规划融合算法。采用A*算法规划可行路径，基于Floyd全局最优距离和权重数据递归求出最优路径；改进人工势场法，设计分段力场结合自适应角度函数，规划避障路径；基于三次多项式曲线拟合得到满足动力学约束的行车轨迹。采用MATLAB/Simulink进行路径规划仿真，结果表明：路径规划融合算法根据前方检测环境能准确规划出全局绕路轨迹和局部避障轨迹，单次规划时间分别为1.14 ms和45 ms，满足实时性要求。实车实验结果表明仿真结果准确，验证了实路径规划融合算法的有效性和算法的鲁棒性