基于视觉信息融合的熔丝成形制造路径在线识别

在能源装备制造领域大型构件多层多道电弧焊接和航空制造领域重要构件电子束熔丝沉积增材制造过程中,迫切需要路径在线识别及实时自动导引技术。然而在熔丝制造过程中,相邻焊道之间的几何差异很小,传统的结构光焊缝识别技术无法适应。为解决该问题,针对多层多道电弧焊和电子束熔丝沉积增材制造两种场景,分别设计基于双侧定向光影与结构光信息融合的视觉检测装置,并进行成形试验。试验结果表明,将双侧定向光源单独点亮时获得的焊缝灰度图像作差时,焊道边界附近呈现明显的"高灰度-低灰度-高灰度"的过渡区域。时域融合处理可以有效消除弧光、飞溅的干扰。提出的定向光影视觉信息与结构光传感信息实时融合处理方法,较之已有基于线结构光信息的焊道识别和自动跟踪系统在某些场合具有更强适应性,为保证成形质量和提高生产效率提供了新的技术途径。     

铝合金爬坡TIG焊熔池失稳状态的视觉检测

对焊接过程中的熔池状态进行视觉检测是实现焊缝质量在线监测的重要手段. 针对中厚板铝合金爬坡钨极氦弧焊过程易出现的熔池失稳和成形缺陷问题,提出了一种基于熔池图像特征的钨极惰性气体保护焊(TIG)焊接状态监测方法. 基于构建的被动视觉传感系统,实现强弧光干扰条件下清晰熔池图像的获取. 提出了一种基于Otsu’s阈值分割和视觉显著性特征(VSF)的氦弧焊熔池图像处理算法,用于提取熔池图像的形态特征,并分析了所提取视觉特征与铝合金爬坡TIG焊过程稳定性的关系. 最后建立了支持向量机(SVM)模型实现熔池稳定性状态的在线识别. 结果表明,相对于熔池轮廓几何特征,熔池尾端熔融金属的形态特征能够更有效地反映出铝合金爬坡TIG焊过程中出现的熔池不稳定状态. 所建立的焊接状态分类模型在单一特征输入条件下,最高准确率达到95.94%. 所提出的实时检测方法为大型铝合金构件TIG焊缝成形缺陷的在线智能诊断与工艺优化提供了基础.     

白车身生产过程质量信息系统

基于汽车制造环节众多,工艺复杂,车身质量难于控制的特点,本文建立了白车身生产过程质量信息系统。该系统采用了层次化、结构化的模型框架,方便地实现了质量数据的采集、处理、统计分析、报表生成和存储等功能。该系统运行于服务器/客户端模式的网络环境,易于满足分布式数据管理的要求,保证系统的安全性。本文最后针对某轻型客车白车身生产过程质量信息系统进行了应用开发,结果表明,设计的系统有效的提高了白车身质量管理水平。     

混流式水轮机叶片建模与分析

利用逆向工程方法建立了某电站混流式水轮机叶片的模型,并对其进行了分析。本文介绍了利用逆向工程软件GeomagicStudio建模的方法和步骤,并据此建立了某电站混流式水轮机叶片的三维实体模型。比较结果表明,所建立的模型和实际叶片吻合较好。在此基础上,利用三维造型软件如Rhino等可以获得叶片表面形貌和曲率等几何参数及惯性力矩等力学特性参数,这些参数可以作为对叶片进行分析、研究和维修等工作的依据。     

逆变式弧焊电源空载与短路状态控制技术的研究

在对逆变式弧焊电源空载和短路两个极限工作状态进行分析研究的基础上,提出了空载电压反馈和变频控制、短路最小脉宽限制和分频控制两项控制措施,用于改善电源的工作性能并提高其工作的可靠性。     

管道全位置焊接参数控制系统

众多焊接参数的合理匹配和有效控制是管道环缝全位置焊接过程自动化的难题之一。结合路径示教、参数匹配及参数控制等技术，建立了管道环缝全位置焊接过程自动控制系统，并介绍了其工作原理、系统构成和软件设计。该系统能根据焊接位置自动匹配焊接电流、电弧电压、焊接速度以及焊炬摆动的速度和幅度等参数，并通过调节送丝速度实现了焊接电流的PID控制，通过调整焊炬高度实现了电弧长度的模糊控制。该系统还具有离线编程、路径示教和记忆跟踪等功能。将该系统用于非旋转管道环缝全位置焊接过程，实现了打底、填充和盖面焊接的自动控制。结果表明，实际焊接参数与预设值吻合良好，焊缝成形稳定。     

铝合金电阻点焊中电极点蚀的形成机制

建立了铝合金电阻点焊过程数值模拟的有限元分析模型,考察了焊接过程中电极与试件界面上接触半径的变化,以及电极尖端表面上电极压力、电流密度和温度的分布.结果表明:所考察的焊接条件下,接触半径在焊接过程中逐渐增大,电极端面的中部温度最高,而电极压力和电流密度均在接触区边缘集中.实验研究发现电极表面上最初的点蚀部位呈环形,其半径与接触区半径基本一致,由此推断,环状电极点蚀主要是接触区边缘明显的应力集中所致.为减少电极点蚀提高电极寿命,电极的形状设计应使电极与工件接触界面上的应力集中尽可能减小.     

白车身装焊过程的可视化工艺信息模型

针对轿车白车身装焊生产的工艺设计和管理问题，提出采用树状模型与关系模型来描述车身装焊工艺信息的混合建模方法，并在此数据模型基础上借助人机交互式三维仿真平台，建立了白车身虚拟装焊可视化工艺信息模型。对某轿车车门的装焊工艺的可通过性进行了仿真分析。结果表明，该模型能够直观完整地表达装焊过程的各种工艺信息，可为轿车车身的结构设计、装焊工艺的分析与设计、工艺信息的管理、生产质量控制以及轿车个性化市场销售等提供帮助。     

铝合金电阻点焊中电极点蚀对焊接质量的影响

采用有限元和物理模拟方法,考察了铝合金AA5182电阻点焊过程中电极点蚀对焊接质量的影响。结果表明:当电极尖端点蚀面积增加时,电极与试件界面上的实际接触面积基本不变,而试件与试件界面上的接触面积显著增加,电流密度大大减小,形成熔核的厚度和直径都减小。物理模拟试验所得熔核的形状和尺寸与有限元法预测结果符合很好。物理模拟和数值模拟都表明,点蚀孔直径为5.0mm时,只能形成厚度十分有限的环状熔核。研究揭示:电极尖端点蚀导致被连接试件之间的接触面积增大是其影响焊接质量的主要原因之一。     

虚拟制造环境下轿车白车身装焊线建模与仿真研究

在虚拟制造环境下，集成微观的制造工艺内容和宏观的离散事件系统2个层次，建立了典型白车身装焊线数字模型，实现了在计算机上对实际生产景况的三维直观表达。以此数字模型为基础，结合系统仿真技术和具体的寻优算法，针对兼顾成本和效率的目标函数，进行装焊生产线缓冲区优化设计等方面的研究。