铝合金MIG焊丝伸出长度视觉提取算法及动态过程辨识

建立了一种基于视觉传感的铝合金MIG焊丝伸出长度检测系统,并提出了相应的图像处理算法,通过使用CCD摄像机,实时获取焊接区图像,根据焊丝特征定位其在图像中的纵坐标,然后对图像进行剪切,移位并叠加,使焊丝特征与背景之间的差别得到强化并提取焊丝伸出长度信息,结果表明,该算法快速有效.在以上工作的基础上,设计了阶跃响应试验,对焊丝伸出长度受送丝速度的影响规律进行了辩识,得到了数学模型,为铝合金MIG焊接过程中焊丝伸出长度传感与控制奠定了基础.     

铝合金脉冲MIG焊参数对熔池视觉传感效果的影响

利用建立的铝合金脉冲MIG焊熔池CCD视觉传感系统,通过焊接工艺试验研究了脉冲电流模式、熔滴过渡形式、焊丝伸出长度、焊枪位置和焊接电压等焊接参数对熔池视觉传感效果的影响规律.结果表明,熔滴过渡形式对视觉传感效果影响最大,在合适的脉冲电流模式下,通过调整焊接工艺参数使熔滴过渡为小颗粒自由过渡,配合短弧焊接既可得到良好的焊缝质量和成形,又可保证视觉传感效果.     

基于动态模糊神经网络的铝合金脉冲MIG焊接过程解耦控制分析

针对铝合金脉冲MIG焊接过程参数间强耦合、不稳定等关键问题,在介绍DFNN结构、学习算法基础上,设计了基于D-FNN的解耦控制器,并对同步、非同步与加干扰脉冲输入信号下分别对以脉冲电流占空比、送丝速度为输入量,以焊丝伸出长度(干伸长)、焊缝正面熔宽为被控量的铝合金脉冲MIG焊多输入多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)过程进行了动态解耦控制仿真研究,仿真结果表明,D-FNN控制器能够实时进化规则,动态调整学习因子,实现了MIMO过程的完全解耦,满足焊接实时控制要求且具有快的响应速度、较好的鲁棒性,为铝合金脉冲MIG焊MIMO过程稳定焊接提供了一种新型的实时解耦控制方法.     

铝合金多股复合焊丝脉冲MIG焊接接头组织与性能分析

选用铝合金多股复合焊丝对5A06板材进行脉冲MIG对接焊接,并与传统单丝TIG焊接接头的组织与性能进行对比.结果表明,采用铝合金多股复合焊丝脉冲MIG焊时,焊接接头的抗拉强度最大可达340 MPa （为母材强度的86.7%）.MIG焊接接头性能与TIG焊相比差异较小,但MIG焊可以提高焊接效率约4倍.焊接接头热影响区的软化主要受较高的热输入导致的晶粒尺寸增加、再结晶比例较大以及析出相的粗化和减少影响,而采用铝合金多股复合焊丝脉冲MIG焊能够降低焊接过程的热输入,细化晶粒,减弱MIG焊接接头中Mg元素的烧损和析出物的减少,达到控制焊接接头软化的目的.     

基于蚁群算法的铝合金MIG焊熔池边缘检测

针对铝合金MIG焊熔池边缘提取问题,建立了视觉传感和采集的实验系统并提出和设计了基于蚁群算法的熔池图像处理程序.介绍了系统与算法的结构,同时与基于Sobel算子、Canny算子的熔池边缘提取结果进行了对比.结果表明蚁群算法在熔池图像的分割和特征提取性能上具有一定的优异性.通过该算法提取的铝合金MIG焊接熔池清晰边缘,可以有效地克服熔池图像信号中的噪声,阴极雾化区的影响,为实现铝合金MIG焊过程实时检测与控制奠定了理论基础.     

铝合金脉冲MIG焊过程解耦控制模型及仿真

针对铝合金脉冲MIG焊存在多参数强烈耦合并严重影响过程控制稳定性的问题,建立了其多输入多输出(MIMO)控制模型.在此基础上,运用多变量控制理论,设计了神经网络PID多变量强耦合时变控制系统.介绍了该控制器的结构和算法,分析了控制对象的特点,对铝合金脉冲MIG焊过程进行了仿真.结果表明,采用神经网络PID控制的神经网络对象逆模型解耦控制系统结构和解耦算法来控制铝合金MIG焊接过程,取得满意的动态和稳态性能.为实现铝合金脉冲MIG焊过程控制奠定了理论基础.     

基于快速原型开发平台的铝合金脉冲MIG焊弧长控制

针对铝合金脉冲MIG焊接过程中电弧不稳定的情况,采用快速原型脉冲MIG焊电源开发平台进行弧长控制,并采用调节脉冲占空比和脉冲频率弧长控制方案,以平均电弧电压变化为反馈信号,设计了脉冲MIG焊电源开发平台过程的控制模块,进行铝合金脉冲MIG焊弧长的实时控制试验。结果表明,该控制系统具有良好的动态性能、抗干扰性能和稳态精度,可以快速、有效地控制弧长,焊接过程稳定,焊缝成形良好。     

脉冲MIG焊过程多信息检测、融合分析及解耦控制

针对脉冲MIG焊过程中,焊接参数匹配范围窄、参数间耦合作用强、焊接过程不稳定及焊缝成形差等关键问题,以铝合金脉冲MIG焊为例,进行了多信息传感检测、融合分析及过程建模仿真。在此基础上,成功实现了双变量解耦控制,焊接过程稳定,焊缝成形美观,有效提高了焊接质量。     

焊丝成分对SiCp/6061 Al复合材料MIG焊焊缝组织及性能的影响

采用Al-Mg及Al-Si两种焊丝分别对SiCp/6061Al复合材料进行了MIG焊及脉冲MIG焊,利用光学显微镜、电子显微镜及MTS-810试验机对焊缝的组织及性能进行了分析.结果表明,采用Al-Mg焊丝焊接时,无论是MIG焊还是脉冲MIG焊,熔池中Al-SiC间的界面反应程度均较大,生成了较多的针状Al4C3,且Al4C3的尺寸较大.采用Al-Si焊丝时,MIG焊熔池中的界面反应程度显著降低,仅生成了少量尺寸较小的针状Al4C3;而采用Al-Si焊丝的脉冲MIG焊焊缝中没有发现针状Al4C3.同时,利用Al-Si焊丝可有效地防止焊缝熄弧处的宏观结晶裂纹.力学性能试验表明,采用同样焊丝时,脉冲MIG焊接头的强度及伸长率比MIG焊接头的高,而用Al-Si焊丝焊接的接头强度比用Al-Mg焊丝焊接的接头强度高.     

焊接理论：一般问题

铝合金脉冲GTAW熔池表面反射模型的建立；大电流钨极氲-氦混合气体电弧行为分析；材料的焊接性对焊接质量及焊接成本的影响；铝合金脉冲MIG焊熔宽动态过程的视觉传感辨识；焊接性的数学分析——报告题目。     

铝合金脉冲MIG焊接弧长控制系统

针对铝合金脉冲M IG焊接过程中的弧长稳定性问题,建立了弧长控制系统模型,设计了基于比例切换函数的滑模控制器,并采用基于xPC的实时目标环境,建立了铝合金脉冲M IG焊接快速原型的控制平台.利用MATLAB/SIMULINK进行了弧长控制仿真分析,在建立的快速原型控制平台基础上,进行了铝合金脉冲M IG焊接弧长控制试验...     

铝合金脉冲MIG焊熔宽控制系统仿真

利用熔池图像视觉传感系统和相应的图像处理算法建立脉冲电流占空比与正面熔宽的阶跃响应模型，在熔宽变化给定量分别为3、4和5mm的情况下对模糊控制器和遗传算法优化的PID控制器的控制效果进行仿真。仿真结果表明：为了使PID控制器取得最佳控制效果在不同误差条件下需采用不同的参数，而模糊控制器在结构和参数不变的情况下对不同误差均可得到良好的控制效果。该研究结果为铝合金脉冲MIG焊熔宽控制系统的设计提供了理论依据，实验表明控制系统工作有效。     

铝合金脉冲MIG焊熔宽动态过程的视觉传感辨识

针对铝合金脉冲MIG焊过程,建立了熔池图像检测视觉系统,利用形态学方法去除了图像信号中的噪声、阴极雾化区等影响熔池特征提取的部分,获得了满意的熔池边缘图像,可以对熔池形状信息进行动态检测.在此基础上,设计了阶跃响应实验,利用曲线拟合法对基值电流、送丝速度、脉冲电流占空比与熔宽的模型分别进行了辨识,分析了基值电流、送丝速度和脉冲电流占空比对熔宽的影响规律,为铝合金脉冲MIG焊过程控制提供了理论依据.     

九点控制器对铝合金MIG焊熔宽控制的仿真

针对铝合金MIG焊过程的复杂性,采用近年来发展起来的一种新型智能控制器-九点控制器,设计了动态控制铝合金MIG焊熔池宽度的控制系统,并对其结构和原理进行了分析.为了对比九点控制器的性能,在已建立的脉冲电流占空比与正面熔宽的阶跃响应模型的基础上,分别利用PID、模糊控制器和九点控制器对铝合金MIG焊接过程中熔池宽度控制进行了仿真研究.结果表明,九点控制器在保证控制精度的同时,具有较好的稳定性和鲁棒性,为实现铝合金MIG焊熔宽的控制提供了基础.     

基于模糊自整定参数PID控制的铝合金薄板脉冲MIG焊

针对铝合金薄板脉冲MIG焊,提出了一种比例积分微分(proportion integral derivative,PID)参数模糊自整定控制方法,文中介绍了其原理及设计思路,将模糊逻辑控制器引入已建立的PID控制器的Simulink仿真模型,实现了PID参数模糊自调节,并进行了输入适应性对比试验和抗干扰试验分析,表明PID参数模糊自整定控制器在输入适应性和抗干扰方面更胜一筹,能进一步提高弧焊电源性能.最后对铝合金1 mm薄板进行了传统PID控制和模糊自整定参数PID控制焊接试验对比.结果表明,该方法焊缝光亮、飞溅少、焊接过程比较平稳,可获得较好的焊缝质量和稳定的焊接过程.     

铝合金MIG焊熔池图像的形态学处理方法

建立了用于铝合金脉冲MIG焊熔池图像检测的CCD视觉系统,通过窄带滤光系统和选取合适的焊接规范,获取了铝合金脉冲MIG焊熔池的清晰图像。分析了铝合金焊接熔池图像的特征。针对目前已有熔池图像处理算法的缺点,利用形态学方法去除了图像信号中的噪声、阴极雾化区等影响熔池特征提取的部分,获得了满意的熔池边缘图像,为进一步实现铝合金MIG焊接过程控制创造了条件。     

基于近似熵铝合金脉冲MIG焊过程稳定性分析

为确定铝合金脉冲MIG(P-MIG)焊过程稳定性,根据近似熵的理论,对铝合金脉冲MIG焊中的电压信号进行近似熵分析,通过对不同焊接速度、送丝速度与占空比的焊接工艺参数下的电压信号近似熵的计算与比较.结果表明,利用电弧电压信号的近似熵分析可以衡量铝合金脉冲MIG焊接过程稳定性,平均近似熵值小,标准方差小,其焊接过程比较稳定;平均近似熵值大,标准方差大,其焊接过程不稳定.     

基于COM技术的铝合金脉冲MIG焊实时视觉处理

机器视觉在现代焊接生产中的应用越来越多,针对焊接视觉处理中的算法越来越复杂、实时性差等问题,建立了铝合金脉冲MIG焊实时视觉实验平台。利用Labview与Matlab各自的优点,提出了基于COM(Component Object Model)技术来实现Labview与Matlab无缝链接,使得图像处理算法能快速有效地被运用,以此来实现焊接过程中实时图像处理。结果表明:基于COM技术的方法能很好地将复杂的Matlab算法移植到功能强大的Labview采集系统中,并能实现图像的实时处理,该方法为铝合金脉冲MIG焊提供了实时视觉处理,系统能满足25帧的实时处理要求。