超高强度R5系泊链焊接参数的研究

R5级系泊链钢是一种对焊接工艺要求较高的材料,为保证系泊链产品力学性能合格,通过大量试验对其闪光焊接参数进行了研究.结果表明,烧化量、顶锻量、焊接速度和二次空载电压是影响焊接接头质量的重要参数；要保证产品性能,必须将闪光焊接参数控制在一个非常窄的范围内,并获得了其最优化的焊接工艺.     

超声波金属焊接信号采集与分析系统

为了对超声波金属焊接过程进行分析并提取反应焊接质量的特征值,设计了一种基于LabVIEW的数据采集系统,主要包括传感器、信号调理电路、数据采集卡、系统主程序等四部分.本系统实现了对超声波金属焊接过程参数的采集、显示、存储和分析.采用小波分析的方法对电流信号进行分解,探索电流信号与焊接质量相关联的特征.超声波金属焊接试验结果表明,采集系统能够对多路信号进行同步准确的采集和初步分析;电流信号基频频率段信号的幅值,变化趋势在一定程度上反应焊接质量,电流信号基频频率段信号有效平均值过小或者变化趋势不明显都将导致焊接失效.     

基于闪光声音信息的钢轨焊接接头质量分析

针对移动式钢轨交流闪光焊装备,采用LabVIEW语言编制了钢轨交流闪光焊声音信息采集软件,采集了钢轨焊接接头焊接过程信息,对降噪处理后的闪光声音信号采用四种时频分析方法进行了对比分析,确定了闪光声音信息的最佳分析方法——STFT时频分析方法,在此基础上,提出了闪光声音信号加权平均频率和能量谱密度的算法,编制了相关分析计算软件,计算得到了26个焊接接头时间-能量谱密度关系和时间-闪光声音信号加权平均频率关系曲线,将曲线与焊接接头冲击断口缺陷面积进行对比分析,初步得到了钢轨闪光焊低压烧化后期及加速烧化两个阶段的能量谱密度、闪光声音信号加权平均频率与闪光焊接头灰斑缺陷之间的对应关系,即灰斑缺陷小的焊接接头在低压阶段后期以及加速烧化阶段具备两个特征:能量谱密度逐步提高,没有出现200%以上的突变;闪光声音信号加权平均频率在低压前期的基础上提高约20%以上,在加速阶段增加逐渐平缓,且不出现下降.     

基于摆动旋转电弧的焊枪空间姿态识别

通过对现有电弧传感器的扫描信号进行深入研究,提出了一种摆动旋转电弧传感器,在分析其信号特点的基础上,推导出焊枪空间姿态与弧长变化之间的数学关系,建立了该电弧传感器的弧长数学模型.考虑到焊接电弧信号的特点与复杂性,采用了Gabor小波滤波器来消除信号中的噪声干扰,并对滤波后的采样数据进行了特征向量提取,降低了数据的维度,根据欧式距离的原理设计了焊枪姿态分类器,采用模型参数的最速下降法对焊枪的空间姿态进行了实时识别.结果表明,摆动旋转电弧传感器的焊枪空间姿态识别算法简单、获取信息量大,为提高焊缝跟踪的精度提供了理论依据.     

基于支持向量机的点焊质量分类

以点焊质量监控为目的,通过对点焊过程电极位移信号、动态电阻信号的同步采集和信号分析,从2种信号中提取12个有效的特征分量,构造点焊过程的监测数据集,以焊点的抗剪强度为指标,利用支持向量机(SVM)和RBF神经网络对焊点质量进行分类.测试结果表明,2种信号特征向量作为SVM的输入向量,在参数匹配的情况下,使用不同的核函数对喷溅和焊点质量分类均能取得较好的分类结果,分类器性能明显优于RBF神经网络模型.小样本情况下SVM具有较好的泛化能力,正确率仍保持在80%以上,据此认为提取电极位移和动态电阻的特征向量构筑输入向量,建立的SVM动态模型对点焊接头进行质量分类是可行的.     

基于高速采集的钢轨交流闪光焊质量特征的提取与分析

针对钢轨交流闪光焊的特点，采用PCL-1800高速数据采集卡设计了硬件采集系统，编制了基于LabVIEW软件的高速采集程序，采集了U71Mn钢轨焊接工艺正交试验的焊接电流、焊接电压和动立柱位移等信息参数。通过对这些信息的分析，提出质量特征参数的提取方法．并从中提取了影响焊接接头质量的信息特征参数：低压Ⅱ阶段的闪光率、加速烧化阶段的闪光率、钢轨闪光焊焊接接头的能量输入、焊接接头闪光焊的焊接时间、闪光焊的烧化量，采用数理统计和线性回归的方法分析了这些质量特征参数与钢轨焊接质量之间的关系，分析表明：提取的质量特征参数包含了钢轨焊接接头的质量信息，适合作为钢轨焊接接头的质量评判的特征量。     

基于虚拟仪器技术的激光焊接质量实时监测系统设计

介绍了基于虚拟仪器技术的激光焊接质量实时监测系统的设计思想和实现方案,并详细说明了基于LabWindows／CVI开发环境的监测系统软件研制。该系统采用三路传感器对激光焊接过程中产生的蓝紫光、红外光和声波信号进行采集,使用DSP对原始信号进行分析处理和特征提取,然后使用神经网络算法进行数据融合,从而得到比较准确的焊接质量结果。通过实际的焊接试验证明了系统的有效性和可靠性。     

基于核Fisher判别分析的点焊质量评估

通过对点焊过程电极位移信号的实时采集和特征分析,利用模糊化方法将电极位移信号映射为15×25模式矩阵.依据不同焊接电流参数下位移信号的模式特征将位移信号的模式分为5类,分别对应不同的焊点质量.以不同类别焊点的模式矩阵构建输人数据空间,利用核Fisher判别技术将低维数据空间的非线性分类问题转化为高维特征空间的线性分类问...     

多传感器信息融合技术在焊接中的应用及展望

针对单一传感器在提取全面反映焊接过程质量信息上的不足,提出了基于多传感器信息融合技术获取焊接过程状态信息的思想.介绍了信息融合理论及常用的信息融合算法,分析了焊接过程中使用的各种传感器,描述了当前信息融合理论在焊接过程中的应用情况,展望了信息融合技术在焊接过程中的应用前景.     

基于FastICA的遗传径向基神经网络轴承故障诊断研究

针对电机轴承故障诊断效率低和诊断结果准确率不高的问题,提出一种基于FastICA的遗传径向基神经网络的优化算法。利用独立分量分析算法,将信号分离成多个独立的信号源;根据独立信号源构建独立特征向量;将分离所得的独立信号源作为样本,输入到遗传算法优化后的径向基神经网络中进行故障识别,并与其他分类算法比较。实验结果表明,对于电机轴承多信号的故障诊断,该算法具有更好的故障诊断能力。     

基于PSO-OSSART算法的非轴对称电弧发射系数重建质量评价

针对有序子集-联合重建算法(ordered subsets-simultaneous algebraic reconstruction technique, OSSART)重建参数选取主观性强的不足，提出以重建区域误差最小为适应度的随机优化粒子群算法(particle swarm optimization, PSO)来获取最佳重建参数，并对非轴对称电弧发射系数稀疏角度重建质量进行评价. 结果表明，与最大似然函数-期望值最大化算法相比，基于粒子群的OSSART算法不仅能够在大投射角度间隔条件下使重建误差明显降低，而且具有更强的边缘保持能力，能够有效提高电弧中心区域的重建质量.采用OSSART算法，应在180°范围内至少等间距采集6次特征谱线投影，才能保证变极性等离子-熔化极气体保护复合焊(variable polarity plasma arc-metal inert gas, VPPA-MIG复合焊)电弧发射系数场的重建质量.试验结果为非轴对称电弧可靠光谱诊断提供理论依据.     

管道焊口间隙量与错边量的激光视觉检测

提出了一种长输管线焊口组对间隙量、错边量的激光视觉检测方法. 首先，搭建了一套可实现圆周焊口轮廓激光视觉自动检测的计算机系统. 通过对采集的激光视觉图像分析，发现了管道焊口间隙量、错边量与激光条纹断点、拐点等图像特征间的相关关系. 其次，将提取的条纹图像通过骨骼化的形态学处理，得到了单一像素宽度的细化条纹. 采用亚像素轮廓坐标检测算法，获得了条纹上离散点的像素坐标. 最后，基于获取的条纹拐点、断点像素坐标和几何对应关系，建立了间隙量与错边量的求取算法. 实际验证结果表明，基于激光条纹特征点像素坐标获取间隙量与错边量的激光视觉检测方法是可行的. 测量结果可满足焊口组对质量评判的需求.     

基于工控机的锚链闪光焊机控制系统设计与开发

针对锚链闪光焊接,以工控机和高精度多功能数据采集卡为核心,采用Mi-crosoft Visual Studio.Net 2003和NI Measurement Studio 7.1为开发平台,设计开发了锚链闪光焊机控制系统,实现了闪光焊接过程实时控制、焊接工艺管理和焊接过程数据记录等功能.在控制过程中采用工控机、高精度...     

基于空间位置和轮廓线距离的船舶焊缝特征参数提取

为了实现船舶焊接件数字模型中焊缝特征参数的精确提取,进而完成机器人数据库系统中焊接工艺的自适应快速匹配和快速选择,提出了基于空间位置和轮廓线距离的船舶焊缝特征参数提取算法.首先基于海伦公式识别待判定面来确定接头空间位置关系,并结合最小轮廓线距离完成焊缝特征识别;然后基于轮廓线总条数和最小轮廓线距离的两端点,识别出焊缝坡口处特征点及线;最后基于三类焊接接头所建的数学模型提取出与焊接工艺相关的焊缝特征参数.测试结果表明,文中焊缝特征参数提取算法能准确识别4类接头形式和10种坡口类型,以及准确提取焊缝间隙、坡口夹角和焊接件板厚等参数,具有焊缝特征识别广且信息提取齐全的优点.与其他相关识别算法相比,文中算法的识别率达到100%,而识别效率提升了16.06%,从而进一步验证了算法的有效性.     

基于激光视觉的机器人中厚板焊接规划北大核心

针对中厚板机器人自动焊接出现的易形变、定位误差大等问题,基于激光视觉的机器人中厚板焊接规划系统,提出了一种不同角度自适应的多层多道焊接规划方法。以PLC作为中继,在接收机器人位置信息等信号后,计算机获取激光传感器采集的点位信息,并按照预定算法进行系列规划处理,进而控制机器人完成空间位置及姿态调整,实现中厚板自动焊接。以中厚板单边V型坡口进行试验,结果表明该系统能够完成多角度焊缝的自适应焊接,且成型稳定,具有良好的应用前景。     

Cross section scan trace planning based on arc additive manufacturing

In the context of additive manufacturing processes, the influence of specimen deformation from different welding paths is conducted by using CMT-AM. A least-squares method was used to quantitatively measure specimen deformation. The values of S (i.e., the sum of the distance from each feature point in a plane to the ideal plane)from different welding paths had significant influence on deformation of deposited layer.With the value of S increasing, the deformation of deposited layer gradually increased. With this result, a suitable welding trace plan was ascertained, which was successfully used to acquire well-formed and densely organized specimens during the arc-welding additive manufacturing process. Our results provide a foundation for experiments based on deposited layer scanning trace planning.     

电弧光谱深度挖掘下的铝合金焊接过程状态检测

铝合金焊接过程状态检测对确保航空航天构件的质量稳定性,推动机器人焊接智能制造具有重要意义. 由于缺少有效的电弧光谱知识挖掘方法,光谱与缺陷相关性模糊,故展开以下研究. 经试验确定了光谱探头位置敏感区间,以确保采集光谱的可靠度;利用主成分分析法选择了AlI,MgI及FeI金属谱线,定量评价了各谱线的状态变化敏感程度;基于金属谱线主分量系数特征,分析了不同金属元素的动态响应规律,挖掘出了FeI谱线与送丝状态的强相关性. 基于所提出的FeI谱线特征参数进行了送丝状态检测. 通过不同焊接状态试验的重复验证,结果表明,该方法具有较高稳定性,抗干扰能力强.     

Q345/316L异种钢焊接残余应力与变形数值模拟

文中基于SYSWELD有限元分析软件对Q345/316L异种钢焊接过程的瞬态温度分布、残余应力及变形进行了数值模拟,并通过试验对其模拟结果进行了验证. 试验测量结果与数值模拟结果吻合良好,证明了利用SYSWELD模拟异种钢焊接的可靠性. 结果表明,异种钢焊接温度场呈不对称分布,Q345侧的高温区域范围更大. 不论是横向残余应力还是纵向残余应力,沿焊缝方向均呈帽状分布且在焊缝中部位置存在最大残余应力;在垂直于焊缝中央截面上,纵向残余应力与横向残余应力在焊缝和焊缝附近区域分布是不连续的,存在较大的应力梯度且应力状态也较复杂,而最大残余应力出现在Q345侧的熔合线处. 不同的热输入下模拟结果表明,在保证焊接接头质量的前提下,最好采用小热输入的焊接工艺.     

基于实际熔敷形状的旋转电弧传感器数学模型

旋转电弧传感器数学模型是提高焊接质量、旋转电弧信号处理和焊缝偏差提取的理论基础, 焊接熔敷金属堆积形状是决定旋转电弧长度主要因素之一,影响其数学模型精确度. 采用双线结构光传感系统对焊接收弧阶段焊缝进行三维重建获得焊接熔池熔敷形状,运用单纯形法最优化电弧长度,在此基础上建立了旋转电弧传感器数学模型及仿真模型. 结果表明,该数学模型相对于假设的三角锥熔敷形状数学模型,消除了焊接过程工件变形引起的电流信号误差,减小了焊缝转角和焊缝偏差检测误差,提高了旋转电弧传感器数学模型精度.     

钛合金电子束深熔焊根部缺陷机理分析

文中研究了大厚度Ti6321钛合金深熔焊时，根部缺陷的位置和形貌特征，分析了根部缺陷产生的原因，揭示了缺陷产生的机理，提出了减小和消除根部缺陷的方法.结果表明，对于大厚度钛合金深熔焊，未焊透时焊缝中容易产生钉尖和链状气孔缺陷.当匙孔底部表面张力与流体静压力之和大于金属蒸气压力时，根部无法维持稳定的匙孔内壁，液态金属凸出向匙孔坍塌，金属蒸气不能完全逸出，在快速冷却条件下，液态金属凝固后形成钉尖缺陷. 当表面张力、液体静压力与金属蒸气压力的平衡位置距离匙孔底部距离大于1/2熔深时，焊缝根部容易产生链状气孔缺陷.通过采取相应措施可以有效减少和消除钉尖缺陷和链状气孔缺陷.